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      笛卡兒潛水裝置

在近滿水的密閉寶特瓶內有一略浮在水面上的小滴管,利用手掌來壓放此寶特瓶,可以控制瓶內小滴管的浮沉,你知道為什麼嗎?

 

實驗演示



演示影片一 (實驗演示影片)

 


實驗原理


物體在水中的浮沉受制於「浮力原理」,因此改變物體的比重﹙重量或體積﹚便可以控制物體的浮沉。對於外形固定的小滴管而言,如能改變小滴管的重量,就可以輕鬆地操控小滴管的浮沉了,所以小滴管並非密封...

當用手指輕輕擠壓寶特瓶瓶壁時,如「巴斯卡原理」所述:「密閉流體的任一部分受壓,壓力可以傳至流體的每一部分,而壓力大小不變」,故手所施的壓力會經由水傳至瓶內各部分,此時小滴管內部空氣的體積受到壓縮,瓶內少許水便進入小滴管中,小滴管的重量增加,所以小滴管下沉。當手指稍微放鬆時,小滴管內部空氣的壓力又會將水排出,小滴管的重量減輕,因此又浮至水面上。 故只要適當地「壓與放」寶特瓶,就可以控制水中小滴管的浮沉了!

 

問題思考


1.你知道浮力原理對於浮體和沉體的定義為何嗎?
2.你能利用相同的原理,設計一個水中精靈,讓手在壓放寶特瓶的過程中,此精靈可以上下並轉動?

 

相關連結


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