Prečo sa plechovky diétnej koky plavia, ale nádoby bežného koksu nie?

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 09:38

Zábavná skutočnosť: Ak ste vložili plechovku Coca-Cola do vody, zapadli by. Ak však dáte plechovku Diet Coke do toho istého bazénu, bude platiť. (Ďalšia zábavná skutočnosť: Coca-Cola bola vynájdená mužom, ktorý sa snažil vyliečiť morfínsku závislosť, ktorú získal počas občianskej vojny a Coca-Cola predával za to.)

V každom prípade sa na začiatku tento plávajúci problém zdá byť niečo, čo rozbíja fyziku, pretože oba plechovky sú presne rovnakej veľkosti a obsahujú presne to isté množstvo tekutiny. Samozrejme, ktokoľvek, kto vôbec niekedy absolvoval triedu fyziky, pravdepodobne vie, čo robí daný objekt plávajúci, v najjednoduchšom zmysle je to, že objekt bude plávať za predpokladu, že vytláča množstvo tekutiny (alebo dostatočne hustého plynu ), ktorý váži viac ako on sám.

Ako si možno spomeniete, jedno z najstarších vedeckých spôsobov použitia hustoty bolo starým gréckym matematikom a všetkým okrúhlym otrokom, Archimedesom, keď kráľ Syrakúzy údajne požiadal ho, aby určil, či jeho koruna bola vyrobená z rovnakej tyčinky čistého zlata pôvodne dal svoj klenotník. Kráľ predpokladal, že klenotník vložil zlato, ktoré mu bolo dané, a nahradil ho striebornou, ale nedokázal to dokázať bez toho, aby roztavil korunu a fyzicky ho porovnal s iným blokom zlata rovnakej veľkosti ako originál, čo nebola možnosť, ktorú by kráľ zvážil.

Nakoniec Archimedes priniesol šikovný plán na ponorenie koruny a meranie množstva vody, ktorú presídlil, a porovnal ho s množstvom vody premiestnenej rovnakou hmotnosťou čistého zlata. Keby bola koruna vyrobená z menej hustých materiálov ako čisté zlato (vrátane striebra), vytlačilo by to viac vody ako zlatá lišta. Legenda hovorí, že Archimedes sa stalo na túto myšlienku, keď vyskočil do kúpeľa plného vody a poslal vlny vody na kúpanie kaskádne na podlahu, čo viedlo k tomu, že bežal nahý cez ulicu kričí Eureku! (V gréčtine pre "Našiel som to").

Bohužiaľ, ale nie možno prekvapujúce, moment Archimedovho eureka a celá myšlienka, že sa ponorí do koruny vo vode, sa považuje za prácu beletrie, pripisuje to významnému rímskemu učencovi Vitruviovi, úplne 2 storočia po tom, čo Archimedes zomrel. Ďalej sa verí, že jednoducho ponorenie koruny do vody by neposkytlo dostatočne presné merania pre Archimedes, aby urobili úsudok o tom, či koruna obsahuje alebo nie malú striebro (aspoň nie s nástrojmi, ktoré mal k dispozícii). Ale je to skvelý anekdot pre učiteľov vysokých škôl, aby som povedal svojim študentom, myslím. (Ďalšou častou, ktorú mnohí učitelia / učitelia matematiky povedali, je, že nejde o Nobelovu cenu za matematiku, pretože slávny matematik ukradol dievča Alfreda Nobella, ale to ani vôbec nie je pravda. Nobelovu cenu za matematiku)

V každom prípade, bez ohľadu na pravdivosť takýchto rozprávok, meno Archimedsa by nakoniec navždy súviselo s myšlienkou hustoty a vztlaku po tom, čo v jeho medzníkom napísal nasledovné: Na plávajúcich telách: "Ak je v ňom násilne ponorená pevná látka ľahšia ako kvapalina, pevná látka bude poháňaná smerom hore silou rovnajúcou sa rozdielu medzi jej hmotnosťou a hmotnosťou premiestnenej tekutiny."

Dnes je táto myšlienka samozrejme známa ako Archimedov princíp.

Takže sa vrátim do plechoviek plávajúcich šumivých nápojov - vieme zo všetkého, že vzhľadom na plechovku diétnej koky a pravidelnú plechovku koks, napriek tomu, že pár obsahuje rovnaké množstvo tekutiny a rovnaký model plechovky, Kombinované zložky koksu musia byť hustšie. A v skutočnosti môže mať koks 12 centimetrov väčšiu hmotnosť kvôli 39 gramom cukru, ktorý obsahuje, v porovnaní s 125 miligramami sladidla v plechovke Diet Coke. Tento malý rozdiel v hustote medzi obidvomi plechovkami spôsobí, že celková hmotnosť každej z nich môže klesnúť na obidve strany priemernej hustoty čistej vody (len mierne menej ako 1 g / cm3, mierne sa mení na základe teploty, dosahuje jej maximum hustota pri 4 stupňoch Celsia alebo 39,2 stupňov Fahrenheita). To má za následok, že jeden človek môže plávať a ostatní učitelia potopenia a učitelia prírodných vied majú všade trik, aby spolu s ich často otázne presnými anekdotami. 😉

Bonusové fakty:

Jedno z bežných predčasných užívaní lieku Heroin (Áno, ľudia z Aspirínu) spoločnosti Bayer bolo pomôcť liečiť ľudí, ktorí boli závislí od morfínu, hoci Heroin sa nakoniec ukázal byť viac návykový. Humorne (alebo nie, v závislosti od vašej perspektívy), keď bol morfín prvýkrát izolovaný z ópia v roku 1805, jedno z jeho raných použití bolo ako "non-návykové" liečivo na liečbu ľudí, ktorí boli závislí na ópiu. Viac si môžete prečítať tu: Keď Bayer predáva heroín ako návykový prostriedok proti kašľu
Lepšia metóda, ktorú by Archimedes mohol použiť (ktorý by nevyžadoval extrémnu presnosť), aby vyriešil predpokladaný problém koruny, ktorý neskôr navrhol Galileo Galilei, a to porovnanie suchej váhy s hmotnosťou za mokra. Konkrétnejšie, prvé vyváženie koruny a kusu zlata na stupnici vo vzduchu. Ďalej urobte to isté, ale keď sa ponorí do vody. Ak nie sú v rovnováhe, jedna obsahuje niečo iné.
Ďalšou bežnou anekdotou vedeckej triedy je, že Newton mal na hlave jablko, ktoré inšpirovalo jeho takzvaný "eureka" moment, ako gravitácia pracovala. Prekvapujúco to má táto pravda. Pozri: Newton naozaj má na hlave jablko