Nurek Kartezjusza

KONSTRUKCJA I ZASADY DZIAŁANIA ŁODZI PODWODNEJ:

1.Silnik

2.Akumulator

3.Zbiorniki na balast

4.Śruba

Zasady działania: Silnik wprawia w ruch śrubę za pomocą energii pozyskanej z akumulatora. Śruba która kręcąc się wypycha wodę i wprawia okręt w ruch. Gdy okręt chce się zanurzyć napełnia się zbiorniki na balast by wyrównać siłę wyporu i siłę grawitacji.

Okręty podwodne buduje się na trzy sposoby:

-Dwukadłubowe–mocny kadłub jest całkiem obudowany drugim kadłubem

-Półtorakadłubowe–kadłub mocny jest częściowo osłonięty drugim kadłubem

-Jednokadłubowe- składają się z tylko mocnego kadłuba

Okręty podwodne posiadają zbiorniki na balast które wypełnia się wodą

Od łodzi podwodnych wymaga się, aby mogły pływać na powierzchni wody, zanurzać się w szerokim zakresie głębokości, jak również w kontrolowany sposób poruszać się pod wodą. Zgodnie z prawem Archimedesa na każdy obiekt zanurzony w cieczy działa siła wyporu równa ciężarowi cieczy wypartej przez ten obiekt. Jeśli zwrócimy uwagę na fakt, że każdy obiekt zanurzony w cieczy, “traci na ciężarze” tyle, ile wynosi ciężar wypartej przez niego wody, możemy spróbować “zmieniać ciężar” obiektu, powodując pływanie po powierzchni albo zanurzenie pod wodę. W okrętach podwodnych rolę takiego “regulatora ciężaru” pełnią zbiorniki balastowe (balast), które są wypełniane odpowiednio wodą (następuję zwiększenie ciężaru i zanurzenie) lub powietrzem (zmniejszenie ciężaru obiektu, czyli wynurzenie). Jednak balast używany jest tylko w ostatniej fazie wynurzania (lub początkowej zanurzania), gdy obiekt znajduje się już blisko powierzchni wody, ponieważ opróżnienie zbiorników na większej głębokości spowodowałoby zbyt gwałtowne wynurzenie się okrętu, a zatem całkowitą utratę kontroli nad obiektem.

Jak się zanurzają i wynurzają łodzie podwodne?

Zanurzają się zalewając zbiorniki i tracąc wyporność.
Wynurzają się wypompowując wodę i zwiększając tym wyporność kadłuba.

Podnośnik hydrauliczny

Už viem, prečo si voda a olej vymenia miesto...

Now I know why water and oil change places...

Tools: water, honey, edible oil, digital scales, small beaker with a scale in ml, paper towels.

Process: 

1. Measure the weight of liquid.
2. Measure the volume of liquid.
3. Calculate the density of liquid.

The liquids change places, because they assume their positions in the bottle according to their density:

• Density of water is 1 g/cm3,
• Oil has lower density, therefore it gets on top.

Use: gastronomy – mixed drinks.

Pomôcky: voda, med, jedlý olej, digitálne váhy, malá kadička so stupnicou v ml, papierové utierky.

Postup: 

1. Odmeriame hmotnosť kvapaliny.
2. Odmeriame objem kvapaliny.
3. Vypočítame hustotu kvapaliny.

Kvapalina	Hmotnosť (g)	Objem (cm3)	Hustota látky (g/ cm3)
voda	100	100	1,00
olej	91	100	0,91

Hustota kvapalín - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Kvapaliny si vymenia miesto, pretože sa v nádobe usporiadajú podľa hustoty:

• voda má hustotu 1 g/cm3,
• olej má najmenšiu hustotu, preto vypláva na povrch.

Využitie: gastronómia - miešané nápoje.

Ponorka a tlaky

Na ponorku v hloubce působí obrovský tlak vody, na dno moří a oceánu se ve třídě neponoříme. Máme, ale možnost vyzkoušet jak působí atmosferický tlak a co způsobí.
An opportunity to try how press works and what the atmospheric pressure causes.

tlak - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Łódź podwodna - model

Dookoła małej strzykawki przyklejamy plastelinę tak aby nabrała większego ciężaru.

Małą strzykawkę pozostawiamy wciśniętą, a w dużej tłok wciskamy do połowy. 

Łączymy małą strzykawkę z dużą strzykawką sylikonowym wężykiem.

Małą strzykawkę wkładamy do wody tak  aby nie było w niej powietrza.

Wciskamy tłok w dużej strzykawce, wtedy powietrze przechodzi wężykiem do "łodzi podwodnej" (małej strzykawki). Jej tłok wypycha ciężką wodę. Łódź staje się lżejsza i wypływa na powierzchnię. Następnie wyciągamy tłok z dużej strzykawki co powoduje zatopienie łodzi podwodnej. 

Už viem prečo sa teleso v kvapaline ponorí...

Now I know why a body sinks in a liquid...

Pokusy s hustotou

Už víme, že klesání a stoupání ponorky souvisí s průměrnou hustotou ponorky - s vypouštěním vody z komor v ponorce.
Tento pokus Nás přesvědčí o tom, jak je to s hustotou vody a oleje.
Co má větší hustotu - olej nebo voda?
We already know that the descent and ascent of the submarine is related to the average density of the submarine - draining water from the compartments in a submarine.
This experiment convinces us how it is with the density of water and oil.
What has a higher density - oil or water?

Ponorka 2

Představujeme další konstrukční řešení ponorky.
Another submarine.

Ponorka v Lískovci.

Na ponorku působí dvě síly – gravitační tíhová (směrem ke dnu) a vztlaková (směrem nahoru). Vztlaková síla je vzhledem k objemu ponorky stále stejná. Mění se gravitační tíhová síla s přibývající nebo ubývající vodou v ponorce.



There are two forces - gravitational gravity (toward the bottom) and buoyancy (upwards). Buoyancy is due to the volume of the submarine the same.Gravitational force  is changing with increasing or diminishing water in a submarine.

Náš potápěč

Už víme proč se potápěč potopí.

Když láhev zmáčkneme,tak se zvýší ve vodě tlak a ten natlačí na zahnuté brčko. Ta troška vzduchu, co je v něm, se stlačí, průměrná hustota karteziánka se zvětší a ten klesá ke dnu.


Now we know why the diver sinks.
When we press the bottle, it increases water press and that pressed on the bent straw. The little air that is in it compressed and he falls to the bottom.

Certifikát kvality - SK

Kartézsky potápač 3

Cartesian diver 3

Tools: plastic bottle, plastic pen cap, modelling clay, beaker, water.

Process:

• Put modelling clay around the pen cap leaving the opening free.
• Put the pen cap in the beaker filled with water.
• If the pen cap floats, put it in the bottle filled with water and close the bottle.
• Observe

Pomôcky: plastová fľaša, plastový vrchnák z pera, plastelína, kadička, voda.

Postup:

• Oblepíme vrchnák plastelínou pri čom otvor musí byť otvorený.
• Potom ponoríme vrchnák z pera do kadičky s vodou.
• Ak bude vrchnák plávať, tak do fľaše nalejeme vodu a vrchnák vložíme do fľaše a uzavrieme. 
• A pozorujeme

Potápač 3 - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Conclusion: By squeezing the bottle the pen cap starts to sink. The air bubble in the pen cap becomes smaller as the water starts getting in. When the pressure on the bottle is released the air bubble in the pen cap increases in size and the pen cap rises to the surface.

Constructors: Samuel P., Matej M.

Záver: Stlačením fľaše sa vrchnák bude potápať. Bublina vo vrchnáku sa bude zmenšovať lebo voda bude vnikať do vrchnáka. Keď pustíme fľašu tak bublina vo vrchnáku sa zvätší a tak vypláva na hor.

Konštruktéri: Samuel P., Matej M.

Kartézky potápač 2

Cartesian diver 2

Tools: a pen cap, a PET bottle, pebbles, pieces of cloth, modelling clay

Process: Put modelling clay around the pen cap and try it out in a beaker. Put pebbles, pieces of cloth and a Cartesian diver in the bottle and close it.

Pomôcky: vrchnáčik z pera, pet fľaša, skalky, kúsky látky, plastelína.
Postup: vrchnáčiku oblepíme  plastelínou a vyskúšame ho v kadičke a do fľaše nasypeme kamienky  a vhodíme kúsky látok a vhodíme tam karteziána a zaštopľujeme fľašu .

Potapač 2 - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Conclusion: The higher the pressure in the bottle the deeper the diver sinks, because more water gets inside the pen cap increasing its weight and making it sink. When we release the bottle the weight decreases and the diver rises to the surface.

Constructors: Martin K., Marek P., Filip Ž.

Záver: čim je väčší tlak vo fľaši tak ide potápač hlbšie tak tým sa do vrchnáčika naberie viac vody  a vrchnáčik je ťažší tak ide ku dnu a keď pustíme fľašu tak sa zmenší hmotnosť vypláva na povrch.

Konštruktéri: Martin K., Marek P., Filip Ž.

Ponorka 2

Submarine 2

Tools: a PET bottle, a pump, an engine, a propeller, waterproof tape, a weight, cables, a battery, a plastic cup, a soldering gun, vaseline

Process:

1. Cut the bottle; insert the engine, pump and cup.
2. Solder the cables to the engine and make a hole in the bottle for the cables.
3. Put the cables through the hole and seal it with the soldering gun.
4. Attach the two parts of the bottle together with a tape and then attach the propeller to the engine.

Pomôcky: PET fľaša, čerpadlo, motor, vrtuľa, vodotesná páska, závažie, káble, baterka, kelímok

z jogurtu, tavná pištoľ, vazelína

Postup:

1. Rozrežeme fľašu,vložíme do nej motor,čerpadlo a kelímok.
2. Pripájkujeme káble k motorom a urobíme dieru do fľaše na káble.
3. Cez dierku prepcháme káble a utesníme pomocou tavnej pištole.
4. Potom rozrezané časti fľaše zalepíme lepiacou páskov a nasadíme vrtuľu na motor.

Ponorka 2 - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Conclusion: Place the submarine on the water surface and turn on the pump. The pump draws water into the submarine and the submarine sinks, because it increases its weight. If you want the submarine to rise to the surface, you need to decrease its weight by using the pump to push the water out of the submarine.

Constructors: Martin K. Marek P. Filip Ž.

Záver: Položíme ponorku na hladinu vody a zapneme čerpadlo. Čerpadlo načerpá vodu do ponorky a tá sa ponorí, lebo zväčší svoju hmotnosť. Keď chceme, aby sa ponorka vynorila, musí zmenšiť svoju hmotnosť a to dosiahneme tým, že  čerpadlo vodu z ponorky vytláča vonku.

Konštruktéri: Martin K. Marek P. Filip Ž.

Kartézsky potápač 1

Cartesian diver 1

Tools: a plastic bottle, a pen cap, modelling clay, pebbles (decoration), water, a beaker

Process:

1. Put the pen cap in the beaker filled with water. If it floats on the surface, attach some modelling clay so that it floats in an upright position with the end with opening being free.
2. Put the diver (pen cap) in the plastic bottle filled with water all the way to the top and close it.
3. Squeeze the sides of the bottle and observe the diver.
4. Draw a scheme of the bottle with diver in your notebook.
5. Record your observation.

Pomôcky: plastová fľaša, vrchnák z pera, plastelína, kamienky (dekorácia), voda, kadička

Postup:

1. Ponor vrchnák z pera do kadičky s vodou. Ak pláva na hladine vody, pripevni naň plastelínu tak, aby stál kolmo na hladinu, pričom otvor vrchnáka musí zostať voľný.
2. Vlož potápača (vrchnák z pera) do plastovej fľaše, ktorá je naplnená po okraj jej hrdla vodou, a uzavri ju.
3. Stláčaj boky fľaše a pozoruj správanie potápača.
4. Nakresli si schému fľaše s potápačom do zošita.
5. Zaznamenaj si to čo pozoruješ.

Potápač 1 - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Záver: Keď stlačíme boky fľaše, potápač sa ponorí. Vtedy vo fľaši vzniká tlak a vzduchová bublina v pere sa zmenši. Vrchnák z pera zväčší svoju hmotnosť a bude klesať ku dnu. Keď fľašu pustíme, vzduchová bublina sa znovu zväčší. Vrchnák z pera vypláva nahor, pretože jeho hmotnosť sa zmanši.

Konštruktéri: Miriam M., Natália F. Kristína K.

Conclusion: When we squeeze the sides of the bottle the diver immerses. Pressure builds up in the bottle and the air bubble in the pen cap becomes smaller. The pen cap increases its weight and will start to sink. When we release the bottle, the air bubble will increase again. The pen cap will float up, because its weight decreases. 

Constructors: Miriam M., Natália F. Kristína K.

Ponorka 1

Submarine 1

Tools: 500 ml PET bottle, 4 bolts, hydroponic substrate, a straw, modelling clay, a lighter, a nail, a fish tank, water.

Process:

1. we heated the nail with a lighter and used it to make 4 holes into the one side of the bottle and one larger hole for the straw on the opposite side,
2. we put the straw into the larger hole and sealed it with modelling clay, 
3. we filled the bottle with hydroponic substrate and added 4 bolts,
4. we filled the fish tank with water and started to test.

Conclusion: When water gets inside the submarine, it gets heavier and sinks. If we blow air into the submarine through the straw, water will come out of the 4 bottom holes; the submarine decreases its weight and rises to the surface.

Constructors: Matej P., Samuel G.

Pomôcky: 500 ml pet fľaša, 4 matice, keramzit, slamka, plastelína, zapaľovač, klinec, akvárium, voda.

Postup:

1. zapaľovačom sme si nahriali klinec a spravili sme do fľaše 4 diery a z druhej  strany jednu väčšiu dieru na slamku.
2. do väčšej diery sme vopchali slamku a utesnili ju plastelínou, 
3. do fľaše sme  si nasypali keramzit a pridali 4 matice,
4. napustili sme akvárium vodou a išli sme testovať.

Ponorka 1 - Kizoa Video Editor - Movie Maker

Záver: Keď sa vleje voda do ponorky bude mať väčšiu hmotnosť a ponorí sa. Keď do ponorky cez slamku fukneme vzduch, tak sa zo spodných 4 dierok sa vypustí voda a  ponorka zmenši svoju hmotnosť a vyjde  na hladinu.

Konštruktéri: Matej P., Samuel G.

Potápěči a ponorky v CERMATU (Divers and submarines in CERMAT)

Ponorky (Submarines)

Orientace pod vodou vyžaduje skvělý postřeh a skvělou paměť - vyzkoušej a trénuj.
Pexeso
To orientate under the water you need perfect focusing and memory.

Nurek Kartezjusza

NUREK KARTEZJUSZA.

Opis doświadczenia:

Układ pokazowy składa się z większego, zamkniętego naczynia z wodą wykonanego z dającego się uciskać materiału (jak butelka PET) bądź sztywnego lecz zamkniętego elastyczną, np. gumową, membraną. Wewnątrz pływa nurek - zanurzona otworem w dół szklana fiolka lub probówka wypełniona częściowo wodą, częściowo powietrzem. Proporcje objętości powietrza i wody są tak dobrane aby pływał, lecz blisko granicy tonięcia.

Zanurzenie następuje w chwili ściśnięcia miękkiej obudowy (lub miękkiej części obudowy) zewnętrznej, zaprzestanie jej uciskania skutkuje wypłynięciem nurka. Innym wariantem zmiany ciśnienia jest zamiast ściskania naczynia zaopatrzenie go w manometr wodny z kawałka węża gumowego.

Wyjaśnienie:

Podczas konstrukcji nurka w jego wnętrzu pozostawiono trochę powietrza. Jego obecność zapewnia zgodnie z prawem Archimedesa zanurzanie i wypływanie. W „stanie spoczynku” objętość powietrza w nurku jest tak dobrana, że pływa przy powierzchni wody w większym zbiorniku. Wskutek ściskania zewnętrznego zbiornika (zmniejszania jego objętości poprzez ściśnięcie ścianek lub, w przypadku szklanego zbiornika, elastycznej membrany zamykającej wylew) wywieramy dodatkowe ciśnienie na wodę zawartą wewnątrz. W konsekwencji prawa Pascala ciśnienie to jest przenoszone przez wodę na powietrze wewnątrz nurka. Powietrze (dzięki swej ściśliwości) zmniejsza objętość pod wpływem ciśnienia wywieranego przez wodę wtłaczaną do środka nurka. Dzięki temu średnia gęstość nurka, poprzednio mniejsza od gęstości wody staje się większa od niej i nurek zgodnie z prawem Archimedesa tonie. Przy zwolnieniu nacisku na zewnętrzny zbiornik powietrze w nurku rozpręża się, wypychając część wody z nurka, który zmniejsza swą średnią gęstość i wypływa.

Naše váhy z Merkuru

Sestrojili jsme váhy, k čemuž byla použita stavebnice Merkur.
Podobné sklonné váhy se používaly na poště k vážení zásilek, dnes i zde jsou nahrazeny digi - váhami.
We used building kit Merkur to create weights.

Pomiary długości ławki