Hypotesprövning ”lyftkraften är proportionell mot massan”

Jag har lämnat in en labbrapport där min lärare har gett mig konstruktiv feedback på det jag har skickat in, men sa att jag kunde komplettera. Det är vissa saker som är oklart, och min lärare är inte så bra på att förklara sig själv och ger mig fåordiga svar.

Han har skrivit:

Gör gärna fler alternativa analyser. Om objekten är gjorda av samma material gäller att deras densitet är lika stor, då måste m/V = densiteten hos stenen. Samtidigt är lyftkraften FL = (densiteten hos vatten)*g*V. Med anledning utav detta är FL = (densiteten hos vatten)*g*(m/densiteten hos stenen). Så därför stämmer även hypotesen att F=k*m ifall objekten är gjorda av samma material.”

1) Om jag förstår detta rätt, och någon får rätta mig, ett objekt som har samma material har samma densitet, då blir det en konstant, alltså är V en konstant. Därefter är också densiteten hos vatten konstant, samt tyngdaccelerationen som är 9,82m/s². Så lyftkraften är proportionell mot massan, då 

$k=997\frac{kg}{m^3}\times 9.82\frac{m}{s^2}\times \frac{1}{p_{objekt}}$.

 Han fortsätter:

Den gäller dock inte generellt. Om en flaska som inte kan flyta sänks ned under vatten, så kommer den att undantränga lika stor mängd vatten under alla mätningar. Detta betyder enligt Arkimedes princip att lyftkraften alltid är densamma oavsett vad massan är.

2) Så en objekt som sänks under vatten tränger undan lika mycket som objektets volym. En kub med sidlängden a, har volymen a³.

Sidlängderna av kuben ändras ⇏ volymen av kuben ändras. Den förblir a³. Eftersom volymen hos objektet är konstant, betyder det att mängden vatten som blir undanträngd är också konstant. Rätt?

Sen skriver han:

Därpå kan man fylla flaskan med mera sand och då ökar dess massa, men lyftkraften ökar inte. Linjen borde således ha blivit en rät horisontell linje Y = konstant dvs om Y = kx+m så måste k = 0.

3) Vi har redan fastställt att om man fyller flaskan med mer sand och ger den mer massa, medan den är helt nedsänkt, ändrar inte lyftkraften eftersom volymen är konstant. Men jag förstår inte varför k = 0 på grund av det.

Fortsättningsvis:

(Detta när massan blir tillräckligt stor). MASSAN MÅSTE BLI MINST 1,5 KG I FLASKAN. Tittar man på lyftkraften hos en flaska med volymen 1,5 liter borde den bli ca 15N som störst, när den inte längre kan flyta. F = ρVg =15 Newton enligt Arkimedes princip. Lyftkraften beror således generellt inte av massan.

4) En massa måste vara minst 1,5 kg i flaskan? Och varför blir lyftkraften hos en flaska med volym 1,5l 15N som störst, varför kan den ändå inte längre flyta?

Det där var första delen av hans första konstruktiva feedback, sedan har vi denna också.

I kommande labbar ska du alltid ta upp att du kalibrerar instrumenten och försök att göra flera mätserier. (Viktigt, gör alltid en planering!) Tips, försök även göra en feluppskattning om du kan ifall du strävar efter betyget C eller högre. Nedan ges även ett exempel på hur en feluppskattning kan göras.

5) Jag vet inte varför vi har en sån här tabell, och vad den är bra för.

Hur bestäms värdena på första och andra kolumnen? Ska jag ange medelvärdet av tre vägningar för ett föremål på första kolumnen (vikt (kg))?

Är då idén också att andra kolumnen ska ha värdena som avviker ifrån vikten med ±1g om en digitalvåg har mätosäkerheten 1g? I så fall, varför har vi inte en spalt med ”vikt MIN (kg)”?

Apropå mätserie, har jag denna tabellen redan:

6) Har jag förstått det rätt att hela den här tabellen är en mätserie, och att min lärare vill att jag ska göra flera såna här tabeller (”större mätserier”)? Eller ska jag ha endast en sån här tabell med flera föremål, och massor som ökar för varje föremål? Hur ska jag avgöra massorna, eftersom detta är en teoretisk lab med påhittade värden, och hur kan jag få medelvärdet? Antar att det är ok om jag skriver ”förmål” om jag sedan gör analysen ifrån tidigare som min lärare nämnde.