Drijven en zinken is binnen de natuurkunde een uitdagende context. Om dit goed te behandelen, gebruik je de wet van Archimedes. Aan de ene kant een vrij eenvoudige wet, maar het blijkt wel dat het soms moeilijk is deze wet toe te passen. Niet voor niets zit er elk jaar in de nationale wetenschapsquiz een vraag over de wet van Archimedes. Ook in de Natuurkunde Olympiade Junior in 2014 was een vraag opgenomen hierover.We bespreken deze vraag in dit artikel.
De vraag die we in dit artikel bespreken is als volgt: Een flink aantal ijsklontje drijft in een bekerglas met water. Het bekerglas is precies tot de rand gevuld.Wat gebeurt er met het vloeistofpeil als de ijsklontjes gaan smelten? Je mag hierbij eventuele verdamping van het water verwaarlozen. . De mogelijke antwoorden hierbij zijn:
- Het vloeistofpeil daalt
- Het vloeistofpeil blijft exact gelijk
- Het vloeistofpeil stijgt, waardoor er water over de rand van het glas stroomt.
- Als de ijsklontjes half gesmolten zijn, is het vloeistofpeil iets gedaald maar als het helemaal gesmolten is, is het peil weer op de oorspronkelijke hoogte.
De vraag zoals deze weergegeven werd tijdens de Natuurkunde Olympiade Junior.
Het smelten van ijs
De wet van Archimedes
Zoals gezegd kun je dit beantwoorden met de wet van Archimedes. Lees dit tekstdeel dus goed door en denk er dan grondig over na. Als je het antwoord weet, kun je hieronder checken of jouw idee correct is.
Klik hier voor het antwoord
Je ziet hieronder een weergave van deze proef. Met ruime tussenpozen zijn verschillende foto's gemaakt van het bekerglas met ijsklontjes. Je ziet de klok verspringen en je ziet het ijs verdwijnen (smelten) wat gelijk blijft is het waterpeil. Het water komt niet hoger in het glas te staan als het ijs smelt.
Het smelten van ijs klein
De gesmolten ijsklontjes nemen in vloeibare toestand minder ruimte in dan in vaste toestand. Het verschil tussen ijs en water is precies het stuk dat bij drijvende ijsklontjes boven water uitsteekt. Het waterpeil blijft dus gelijk.