Как найти сила архимеда. Как найти сила архимеда

Закон Архимеда формулируется следующим образом. К объекту, погруженному в жидкость (или газ), прикладывается сила тяги, равная весу жидкости (или газа), выдавливаемой из объекта. Эта сила называется архимедовой силой:.

Сила Архимеда

Опыт показывает, что предметы в жидкостях легче, чем в воздухе. В результате предметы, погруженные в жидкость, обладают силой релаксации. Значение этой силы было определено древнегреческим ученым Архимедом.

Сила, действующая со стороны жидкости или газа на объект, погруженный в вещество, называется архимедовой силой (исходящей силой).

Эта сила обусловлена тем, что давление жидкости (газа) увеличивается с глубиной. Видно, что давление, оказываемое на тело снизу вверх, больше, чем давление сверху вниз.

Закон Архимеда

Прямоугольное тело полностью погружено в жидкость Рис. 1. Предположим, что верхнее и нижнее основания расположены горизонтально.

Силы на гранях параллелепипеда уравновешены. Сжимается только параллелепипед. Силы, действующие на верхнюю и нижнюю стороны тела, не равны. Сила ($ F_1 $), действующая со стороны столба жидкости на верхнюю поверхность, равна

\ F_1 = p_1S = \ rho gh_1S \ слева (1 \ справа), 섹

где $

ho$ — плотность жидкости- $S$ — площадь дна- $h_1$ — высота столба жидкости от верхнего дна параллелепипеда. Обратите внимание, что атмосферное давление в жидкости не учитывается.

Величина силы, действующей со стороны жидкости на нижнее основание параллелепипеда, равна

\ F_2 = p_2S = \ rho gh_2S \ слева (2 \ справа), ⌘

Где $ h_2 $ — высота столба жидкости от нижнего основания. Если $ h_2> h_1 $, это означает, что $ F_2>F_1$. Мера чистой силы, действующей на тело под действием жидкости:.

Если высота параллелограмма равна $ h= h_2-h_1 $, это означает, что

\ F_A = \ rho gSh = \ rho gV \ слева (4 \ справа), \

Сила Архимеда в жидкости и газе

где $V$ — объем параллелограмма. Если все тело не находится в жидкости (газе), V$ — это объем, содержащийся в веществе (жидкости или газе). Правая часть уравнения, называемая также весом жидкости, отталкивается от объекта, погруженного в жидкость.

На тело действует сила Архимеда. Она соответствует весу вещества (жидкости или газа), содержащегося в объеме погруженной части тела. Сила Архимеда направлена вертикально вверх.

Этот закон применим к объектам любой формы.

Сила Архимеда позволяет лодкам и кораблям всех видов плавать, но плотность материалов, используемых для изготовления корпуса транспортного средства, в несколько раз превышает плотность воды. Пока вес воды, отталкивающейся от подводной части корабля, равен силе тяжести, действующей на корабль. С другой стороны, средняя плотность судна меньше плотности воды.

Сила Архимеда действует на тела в воздухе. Однако из-за низкой плотности воздуха влияние этой силы часто игнорируется. В условиях нулевой гравитации сила Архимеда равна нулю. В невесомости нет гидростатического давления.

Когда мы говорим о силе Архимеда, нужно иметь в виду, что она означает, что тело, вероятно, помимо верха, окружено жидкостью (газом). Если тело прижато ко дну сосуда или его стенкам, то равновесная сила гидростатического давления толкает тело ко дну или стенкам. Так, например, якорь корабля будет засасываться в дно, что очень затруднит его извлечение со дна, если он находится на большой глубине.

Как найти сила архимеда

На каждое тело, погруженное в жидкость или газ, действуют две противоположные силы: сила тяжести и Архимедова сила. Направление движения тела зависит от того, какая из этих сил больше по модулю.

Полное гидростатическое давление, оказываемое на тело, находящееся в жидкости, называется силой Бритвы._{Местоположение: f}é _{-Архимедовы силы — это p}ж _{— плотность жидкости, g — ускорение силы тяжести.} ж _{— плотность жидкости, g — ускорение силы тяжести.} ж _{-Архимедовы силы — это p}ж

— Вес жидкости.

Тело тонет, если р _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}Конец. _{-Архимедовы силы — это p}ж _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.} < р _{-Архимедовы силы — это p}.

ж_{Необходимое условие для движения тела по поверхности жидкости: тело, движущееся по поверхности жидкости, должно уравновешивать гравитацию силами разгрузки: f:f}В

= m — g _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}Конец. _{-Архимедовы силы — это p}ж. _{-Архимедовы силы — это p}ж

.

Закон Архимеда

Задание. Сформулируйте условия существования тела, плавающего в жидкости. Что произойдет с телом, если оно полностью погружено в жидкость, а плотность вещества тела равна плотности жидкости? Каковы силы Архимеда, если тело плавает на границе раздела двух жидкостей разной плотности?

Тяжелые предметы, которые очень трудно поднять с земли, можно легко поднять, находясь в воде. Если у вас есть пустая пластиковая бутылка с закрытой пробкой, оставьте ее полностью погруженной в воду. Бутылка будет плавать. Почему это происходит;

Чтобы объяснить эти явления, достаточно рассмотреть последний тип (4). Зависимость давления P на жидкость или газ от глубины h (высоты) приводит к воздействию вяжущей силы на каждое тело, погруженное в жидкость или газ. Эта сила называется силой Архимеда.

Рисунок 1.Портрет, фотография Архимеда.

Древнегреческий математик, инженер и физик Архимед (287-212 гг. до н.э.) не только открыл это явление, но и экспортировал тип, чтобы найти объяснение и рассчитать излучающую силу. В дополнение к законам Архимеда он открыл знаменитое правило рычага. Он первым нашел математическую формулу для расчета сложных геометрических поверхностей, открыл первую планету и изобрел множество полезных гаджетов.

Рис. 2.Действие внеземных сил на тело, погруженное в воду.₂Диаграмма, изображающая прямоугольник, установленный на жидкости (высота H и область S), помогает ответить на вопрос, как найти Архимеда. Силы давления на стороны взаимозависимы, и силы f₁ и ф₂ Согласно виду (4), верхнее и нижнее давление различны, поэтому h₁ > h

:._{Где: $ s*h = v $ — объем, а $ p*v = m $ — масса жидкости, вытесненной телом. Затем, поскольку $ m * g $ — это вес вытесненной жидкости, мы получаем окончательный вид архитектонической силы f} > h

:.

В зависимости от взятого типа можно сформулировать закон Архимеда.

Погружение, равновесие, всплытие

Сила, выталкивающая тело, погруженное в жидкость (или газ), равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом.

Теперь понятно, почему тяжелые камни можно легко поднять в воду. Сила Архимеда «помогает» нам, потому что она направлена против гравитации. По этой же причине вес предмета, взвешенного в жидкости, всегда меньше, чем его вес, измеренный в воздухе._{Где: $ s*h = v $ — объем, а $ p*v = m $ — масса жидкости, вытесненной телом. Затем, поскольку $ m * g $ — это вес вытесненной жидкости, мы получаем окончательный вид архитектонической силы f}A _{и гравитационная сила F}g

• Если FA > Fg, то тело будет выталкиваться наверх — “всплывать”;
• Если FA

возможны три положения тела в жидкости:.

Закон Архимеда лежит в основе удельного гравиметра — прибора, используемого для измерения плотности жидкостей. Измеритель удельного веса представляет собой герметичную бутылку из стекла, взвешенную на нижнем конце с помощью гири. В верхней части находится длинный стержень, на котором нанесена шкала. При помещении в жидкость шкала удельного веса увеличивается или уменьшается по глубине в зависимости от плотности жидкости. Чем выше плотность жидкости, тем меньше опускается шкала удельного веса. Индикатор на шкале показывает плотность этой жидкости, когда измеритель удельного веса находится в равновесии.

где $V$ — объем параллелограмма. Если все тело не находится в жидкости (газе), V$ — это объем, содержащийся в веществе (жидкости или газе). Правая часть уравнения, называемая также весом жидкости, отталкивается от объекта, погруженного в жидкость.

Закон Архимеда

Когда объект погружен в жидкость или газ, на его величину действует сила Архимеда, равная весу вещества (жидкости или газа), содержащегося в объеме подводной части объекта. Сила Архимеда направлена вертикально вверх.

Закон Архимеда — один из основных законов гидростатического давления и статического движения газов.

Закон Архимеда формулируется следующим образом. На объект, погруженный в жидкость (или газ), действует движущая сила, равная весу жидкости (или газа), вытолкнутой из объекта. Эта сила называется силой Архимеда:.

где » width=»» height=»» /> — ускорение свободного падения, а

V, «width =»» «» height =»»/>.

Обратите внимание, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (или пересекать ее поверхность). Так, например, закон Архимеда не может быть применен к кубу, находящемуся на дне резервуара и запечатанному на дне.

Для объектов, находящихся внутри газа, например, воздуха, плотность жидкости необходимо заменить на плотность газа, чтобы найти подъемную силу. Например, воздушный шар с гелием взлетит вверх, потому что плотность солнца меньше плотности воздуха.

Закон Архимеда можно проиллюстрировать на примере разницы статического давления в прямоугольном теле._{Где: $ s*h = v $ — объем, а $ p*v = m $ — масса жидкости, вытесненной телом. Затем, поскольку $ m * g $ — это вес вытесненной жидкости, мы получаем окончательный вид архитектонической силы f}A_{, P}B

— давление в точках A и B, p — плотность жидкости, h — разница в уровне между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объем в воде части тела.

В теоретической физике закон Архимеда также используется в его полной форме.

> «width =» «height =» «/>

Где — когда давление прикладывается к произвольной точке, завершение происходит по всей поверхности тела.

Обобщения

В отсутствие гравитационного поля, то есть в состоянии невесомости, закон Архимеда не работает. Астронавты знакомы с этим явлением. В частности, поскольку не существует (естественного) обоснования отсутствия гравитации, например, охлаждение воздуха и вентиляция пространства космического корабля осуществляется принудительно с помощью вентиляторов.

Аналогия с законом Архимеда также применима к области сил, действующих по-разному на тела и жидкости (газы) или неоднородные поля. Например, это относится к полям инерционных сил (например, центробежных сил) — на этом основана центробежная сепарация. Пример немеханических магнитных полей: проводящее тело переходит из поля большей напряженности в поле меньшей напряженности.

Гидростатическое давление жидкости на глубине. Давление жидкости и напряженность гравитационного поля считаются постоянными, а направление оси Z выбирается таким образом, чтобы совпадать с направлением вектора. Нули вала Z устанавливаются на поверхности жидкости. Найдем основную площадь _a = -pd \ vec «ширина =» «высота =» » /> на поверхности тела. Чтобы получить силу, действующую на тело, получите интеграл по поверхности.<**> > = — \ int \ limits_s> = — \ rho g \ int \ limits_s> =^* — \ rho g \ int \ limits_v =^

— \ rho g \ int \ limits_vvzdv> = — — — \ rho g \ vec_z \ int \ limits_v =(\ rho g v) (- \ vec_) «width =» «height =» «

При прохождении через поверхностные интегралы, приводящие к интегралам объема, используйте обобщенную теорему Остроградского-Гаусса.

Получаем, что модуль силы Архимеда равен

grad (h) = \ nabla h = \ vec_ «width =» «height =» » />

Воздухоплавание

На тело, погруженное в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа), вытесненной этим телом.

Подъемная сила воздушного шара — это архимедова сила, равная

В подъемных силах им противостоят сила тяжести и сила сопротивления воздуха.

• чтобы взлететь, шар заполняют нагретым воздухом или газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха;
• чтобы увеличить высоту полета, с шара сбрасывают балласт;
• чтобы спуститься на землю, газ охлаждают.

Проверка воздушных шаров:.

Пример нет. 2. воздушный шар объемом 1000 м 3 наполнен солнцем. Плотность солнца составляет 0,18 кг/м 3, а плотность воздуха — 1,29 кг/м 3. Какие огромные силы действуют на воздушный шар?

Архимедова сила и законы Ньютона

Сила излучения зависит только от плотности среды и объема погруженного в нее тела. Поскольку воздушный шар полностью погружен в воздух:.

Если тело полностью погружено в жидкость (или газ):.

Особые случаи._{Определите минимальную массу груза, который необходимо разместить на уровне однородного участка плавающего льда, чтобы он был полностью погружен в воду. Айсберг имеет толщину H и плотность льда p}δ_{и плотность воды p}

В.

Второй закон Ньютона в векторной форме для полностью погруженного айсберга (не тонущего и не плавающего):.

Поскольку эти силы направлены в противоположные стороны:.

Архимедовы силы, действующие только на айсберг, равны:.

Сила тяжести равна сумме масс льда и груза.

Масса айсберга равна произведению площади его толщины на плотность его объема.

Пример №3. какую силу нужно затратить, чтобы поднять под водой камень весом 30 кг?

12 000 см3 = 0,012 куб.м.

Условия плавания тел

Когда мы говорим о силе Архимеда, нужно иметь в виду, что она означает, что тело, вероятно, помимо верха, окружено жидкостью (газом). Если тело прижато ко дну сосуда или его стенкам, то равновесная сила гидростатического давления толкает тело ко дну или стенкам. Так, например, якорь корабля будет засасываться в дно, что очень затруднит его извлечение со дна, если он находится на большой глубине.

На каждое тело, погруженное в жидкость или газ, действуют две противоположные силы. Это силы гравитации и Архимеда. Направление движения тела зависит от того, какая из этих сил больше по модулю.

Примечание: Тело, плотность которого меньше плотности жидкости, на которой оно плавает, находится на поверхности и частично погружено в жидкость.

• Архимедова сила и сила тяжести, действующие на него, равны: F_{Где: $ s*h = v $ — объем, а $ p*v = m $ — масса жидкости, вытесненной телом. Затем, поскольку $ m * g $ — это вес вытесненной жидкости, мы получаем окончательный вид архитектонической силы f}a_{= f}В
• Сила тяжести равна: F_{= f}провисать. _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}конец_vВ
• Архимедова сила равна: F_{Где: $ s*h = v $ — объем, а $ p*v = m $ — масса жидкости, вытесненной телом. Затем, поскольку $ m * g $ — это вес вытесненной жидкости, мы получаем окончательный вид архитектонической силы f}a _{-Архимедовы силы — это p}конец_vg .
• Взаимосвязь между объемом и высотой тела правильной формы: V = Sh.

Варианты условий задач на условия плавания тел

P.H. _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}Конец._{Необходимое условие для движения тела по поверхности жидкости: тело, движущееся по поверхности жидкости, должно уравновешивать гравитацию силами разгрузки: f:f}В

.

Второй закон Ньютона в векторной форме:.

Поэтому (показана вертикальная ось):._{Определите минимальную массу груза, который необходимо разместить на уровне однородного участка плавающего льда, чтобы он был полностью погружен в воду. Айсберг имеет толщину H и плотность льда p}δ_{Необходимое условие для движения тела по поверхности жидкости: тело, движущееся по поверхности жидкости, должно уравновешивать гравитацию силами разгрузки: f:f}В

.

Второй закон Ньютона в векторной форме:.

Поэтому (показана вертикальная ось):.

Ускорение свободного падения является взаимным. Найдите погруженную часть айсберга в процентах.

Найденный процент по-прежнему умножается на 100 %. _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}Конец. _{Плавает в воде и тонет на 1/5 своего объема. Находит количество полостей}п _{Плавучесть — это способность тела плавать на поверхности жидкости или на определенном уровне внутри жидкости. На каждое тело внутри жидкости действуют две противоположные силы: сила тяжести и сила Архимеда. Гравитация равна весу тела и направлена вниз. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и направлена вверх.}конец_{и плотность воды p}

.

Второй закон Ньютона в векторной форме:.

Следовательно (отображается на вертикальной оси):.

Преобразуя уравнение, получаем.

V n = V t(5ρt-ρin)5ρt.

Пример 4. Куб массой 40 г и объемом 250 см3 плавает на поверхности воды. Найдите значение экспоненциальной функции, добавленной к кубу.

Если тело плавает, сила Архимеда равна силе тяжести. Это определяется следующим уравнением.

Деревянный шарик плавает в стакане с водой. Как изменяются сила тяжести и сила Архимеда на шарике, когда он плавает в подсолнечном масле?

Для каждого количества укажите характер соответствующего изменения.ПишитеНа борту.

Выбранное число для каждого физического размера. Числа в ответе могут повторяться.

1. Записать условие плавания тел.
2. На основании условия плавания тел сделать вывод о том, как изменятся указанные физические величины.

Алгоритм решения.

Согласно описанию задачи, деревянный шар плавает на поверхности воды. Однако это возможно только в том случае, если сила Архимеда равна силе тяжести.

Если шар плавает в подсолнечном масле, можно также применить условие плавания.

Гравитация зависит только от массы тела, которая не меняется. Поэтому гравитация также не изменяется. Однако из этого следует, что тело не плавает.