17. Закон Архимеда

Закон Архимеда формулируется следующим образом: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда:

где — плотностьжидкости (газа), — ускорение свободного падения, а — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плаваетна поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена кцентру тяжестиэтого объёма.

Тело плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела.

Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха.

Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давленийна примере прямоугольного тела.

где PA, PB — давления в точках

A и B, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объём погружённой части тела.

18. Равновесие тела в покоящейся жидкости

Тело, погруженное (полностью или частично) в жидкость, испытывает со стороны жидкости суммарное давление, направленное снизу вверх и равное весу жидкости в объеме погруженной части тела. Pвыт = ρжgVпогр

Для однородного тела плавающего на поверхности справедливо соотношение

где: V — объем плавающего тела; ρm — плотность тела.

Существующая теория плавающего тела довольно обширна, поэтому мы ограничимся рассмотрением лишь гидравлической сущности этой теории.

Способность плавающего тела, выведенного из состояния равновесия, вновь возвращаться в это состояние называется остойчивостью. Вес жидкости, взятой в объеме погруженной части судна называют водоизмещением, а точку приложения равнодействующей давления (т.е. центр давления) — центром водоизмещения. При нормальном положении судна центр тяжести С и центр водоизмещения d лежат на одной вертикальной прямой O’-O», представляющей ось симметрии судна и называемой осью плавания (рис.2.5).

Пусть под влиянием внешних сил судно наклонилось на некоторый угол α, часть судна KLM вышла из жидкости, а часть K’L’M’, наоборот, погрузилось в нее. При этом получили новое положении центра водоизмещения d’. Приложим к точке d’ подъемную силу R и линию ее действия продолжим до пересечения с осью симметрии O’-O». Полученная точка m называется метацентром, а отрезок mC = h называется метацентрической высотой. Будем считать h положительным, если точка m лежит выше точки C, и отрицательным — в противном случае.

Рис. 2.5. Поперечный профиль судна

Теперь рассмотрим условия равновесия судна:

1)если h > 0, то судно возвращается в первоначальное положение; 2)если h = 0, то это случай безразличного равновесия; 3) если h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

Следовательно, чем ниже расположен центр тяжести и, чем больше метацентрическая высота, тем больше будет остойчивость судна.

studfiles.net

Формула силы выталкивания

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Выталкивающая сила

, она же сила Архимеда, действующая на тело, погружённое в жидкость, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

   

Здесь – сила Архимеда, – плотность жидкости, – ускорение свободного падения ( м/с), – объём вытесненной жидкости.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Это векторная величина. Причина существования выталкивающей силы – разница в давлении на верхнюю и нижнюю часть тела.

Указанное на рисунке давление из-за большей глубины.Для возникновения силы Архимеда достаточно того, чтобы тело было погружено в жидкость хотя бы частично. Так, если тело плывёт по поверхности жидкости, значит выталкивающая сила, действующая на погружённую в жидкость часть этого тела равна силе тяжести всего тела. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет, если меньше – то всплывает.

Формула верна не только для жидкостей но и для газов.

Примеры решения задач по теме «Сила выталкивания»

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Сила Архимеда — это… Что такое Сила Архимеда?


Сила Архимеда

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Сила (физика)
  • Сила Уорд

Смотреть что такое «Сила Архимеда» в других словарях:

  • Архимеда закон — Архимеда закон: F выталкивающая сила; P сила тяжести, действующая на тело. АРХИМЕДА ЗАКОН: на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх, равная весу вытесненной им жидкости и приложенная к центру… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • АРХИМЕДА ЧИСЛО — подобия критерий двух гидродинамич. или тепловых явлений, при к рых определяющими явл. выталкивающая (архимедова) сила (см. АРХИМЕДА ЗАКОН) и сила вязкости. где l характерный линейный размер, v коэфф. кинематич. вязкости, r и r1 плотность среды в …   Физическая энциклопедия

  • АРХИМЕДА ЗАКОН — закон статики жидкостей и газов, согласно к рому на всякое тело, погружённое в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (газа) выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа), направленная по вертикали вверх и… …   Физическая энциклопедия

  • СИЛА — векторная величина мера механического воздействия на тело со стороны др. тел, а также интенсивности др. физ. процессов и полей. Силы бывают различными: (1) С. Ампёра сила, с которой (см.) действует на проводник с током; направление вектора силы… …   Большая политехническая энциклопедия

  • СИЛА — в физическом смысле способность изменять форму материальных масс, вызывать их движение, менять направление и скорость движения или приводить тело в состояние покоя. «Живая» сила (редко употребляемое теперь выражение), или действующая сила, – сила …   Философская энциклопедия

  • АРХИМЕДА ЗАКОН — АРХИМЕДА ЗАКОН: на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости. Закон Архимеда справедлив и для газов …   Энциклопедический словарь

  • Архимеда закон — на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. В несколько иной формулировке впервые был установлен древнегреческим учёным Архимедом в III в. до н. э. Доказывается на основе уравнений… …   Энциклопедия техники

  • Архимеда закон —         закон статики жидкостей и газов, согласно которому на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (газа) поддерживающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа), направленная вверх и… …   Большая советская энциклопедия

  • Архимеда закон{:} — на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости. Архимеда закон справедлив и для газов …   Энциклопедический словарь

  • АРХИМЕДА ЗАКОН — [по имени древнегреч. учёного Архимеда (ок. 287 212 до н. э.)] закон гидро и аэростатики. Согласно А. з., на тело, погруж. в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, численно равная весу жидкости (или… …   Большой энциклопедический политехнический словарь


med.academic.ru

Закон Архимеда | Все формулы

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

В интегральной форме


Архимедова сила направлена всегда противоположно силе тяжести, поэтому вес тела в жидкости или газе всегда меньше веса этого тела в вакууме.

Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Что касается тел, которые находятся в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы (Силы Архимеда) нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха.

В отсутствие гравитационного поля (Сила тяготения), то есть в состоянии невесомости, закон Архимеда не работает. Космонавты с этим явлением знакомы достаточно хорошо. В частности, в невесомости отсутствует явление конвекции (естественное перемещение воздуха в пространстве), поэтому, например, воздушное охлаждение и вентиляция жилых отсеков космических аппаратов производятся принудительно, вентиляторами

В формуле мы использовали :

— Сила Архимеда

— Плотность жидкости

— Объем погруженного тела

— Ускорение свободного падения

— Давление в произвольной точке

xn--b1agsdjmeuf9e.xn--p1ai

Как можно измерить силу Архимеда?

На тело, погруженное в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа), вытесненной этим телом — это утверждение открыл Архимед.
Опыт. Измерения силы Архимеда.
Рассмотрим тело в форме прямоугольного бруска, погруженного в жидкость так, что его верхняя и нижняя грани расположены параллельно поверхности воды.
Согласно закону Паскаля горизонтальные силы F 3 и F 4 , действующих на противоположные боковые грани бруска, а не выталкивают брусок вверх, а только сжимают его по бокам (они попарно равны по значению и противоположно направленные). Еще действуют силы гидростатического давления на верхнюю и нижнюю грани бруска. Пусть верхняя грань площадью S расположена на глубине h 1 , тогда сила давления F 1 на нее равна: F 1 = gр ρ h 1 S, где ρ р — плотность жидкости.
Нижняя грань бруска площадью S расположена на большей глубине h 2 , поэтому сила давления F 2 на нее будет также большей F 1 : F 2 = gρ г. h 2 S
Обе силы давления F 1 и F 2 действуют вдоль вертикали, их равнодействующая и будет силой Архимеда F А , которая направлена вверх в сторону большей силы F 2 , а ее значение будет равно разности сил F 2 и F 1 : F А = F 2 — F 1 = gρ г. h 2 S — gρ г. h 1 S = gρ г. S (h 2 — h 1 )  
Поскольку разница h 2 — h 1  является высотой бруска, то произведение S (h 2 — h 1 ) равен объему тела V т , и мы окончательно получаем формулу, которая является математическим выражением закона Архимеда: F А = gρ г. V т .
Действительно, поскольку жидкость не сжимается, то объем вытесненной телом жидкости равен объему этого тела и произведение ρ р V т равна массе жидкости m р в объеме тела V т . В свою очередь, произведение gm г. является весом этой жидкости.
Выталкивающая (архимедова) сила возникает вследствие того, что значение гидростатического давления на разных глубинах неодинаковы и увеличиваются с глубиной.
Вывод. Если брусок погружен в жидкость полностью, тогда выталкивающая сила обусловлена ​​разницей давлений на нижнюю и верхнюю основы бруска (на верхнюю основу действует направлена ​​вниз сила давления жидкости, а на нижнюю основу направлена ​​вверх сила давления жидкости, равнодействующая этих сил будет силой Архимеда, то есть равен весу жидкости в объеме всего бруска).
Вывод. Если брусок плавает в жидкости, тогда выталкивающая сила равна силе давления направлены вверх на нижнюю основу бруска, то есть равна весу жидкости в объеме всего бруска).
Опыт 4. Экспериментальное определение архимедовой силы.
Подвесим тело к динамометра; на тело действует сила тяжести почти 10 Н; погрузим тело в жидкость; динамометр показывает бы Н; разница показаний динамометра равна силе Архимеда 4 Н.

www.soloby.ru

Архимедова сила — урок. Физика, 7 класс.

Почему в воде человека легко удержать на руках, а при выходе из воды он становится тяжёлым? 

Почему огромный железный корабль плывёт, а железный гвоздь тонет?

Почему пенопласт трудно удержать под водой?

 

Если тело находится в жидкости или газе, то на него действует сила, направленная противоположно силе земного притяжения, которая называется архимедовой силой.

Архимед (287-212 гг. до н.э.)

 

 

1. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет подниматься из жидкости — всплывать. В случае с газом это проявляется как поднятие вверх, например, наполненного гелием воздушного шарика.

 

2. Если архимедова сила равна силе тяжести, то их общая сила равна \(0\), и тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.

 

3. Если архимедова сила меньше силы тяжести, то тело будет опускаться на дно — тонуть.

 

 

 

Если тело полностью погружено в жидкость или находится в газе, то архимедова сила равна весу жидкости или газа в объёме, вытесненном телом.

 


Архимедова сила вычисляется по формуле: 

FA=ρжидкости⋅g⋅Vтела.

 

Почему?

  

P=mg, где \(m\) — масса жидкости, m=ρж⋅V, поэтому вес вытесненной жидкости равен P=ρж⋅V⋅g, архимедова сила равна этому весу.

 

Из формулы можно сделать выводы:  

1. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то архимедова сила больше веса тела, и тело всплывает (и после этого плавает на поверхности жидкости).
 

2. Если плотность тела равна плотности жидкости, то архимедова сила равна весу тела, и тело плавает внутри жидкости.
 

3. Если плотность тела больше плотности жидкости, то архимедова сила меньше веса тела — и тело тонет.

Корабли изготавливают из стали, но внутри них много воздуха, и поэтому общая плотность корабля меньше плотности воды. 

 

Подводная часть корабля занимает большой объём, она вытесняет так много воды, что подъёмная сила становится достаточно большой, чтобы корабль не тонул.

 

Длина корабля «Silver Shadow» — \(186\) метров, осадка — \(6,12\) метров. Общая масса корабля — \(28\) \(258\) тонн.

 

Современная подводная лодка, которая может опускаться на глубину до \(40\) метров

 

Средняя плотность подводной лодки регулируется количеством воды в камерах: если они наполняются водой, то подводная лодка ныряет, а когда вода заменяется сжатым воздухом — лодка всплывает.

 

www.yaklass.ru

Ответы@Mail.Ru: Формула Архимедовой силы?

<img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/6369e2743ae03bf5f633361e9fbc1aef_i-1094.gif» >

pgV — плотность жидкости, ускорение свобод. падения, объём тела

pgV — плотность жидкости, ускорение свобод. падения, объём тела

Закон Архимеда формулируется следующим образом [1]: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме тела. Сила называется силой Архимеда: {F}_A = \rho {g} V, где \rho — плотность жидкости (газа), {g} — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности (равномерно движется вверх или вниз), то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма. Тело плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела. Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна. Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха. Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела. P_B-P_A = \rho g h F_B-F_A = \rho g h S = \rho g V, где PA, PB — давления в точках A и B, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объём погружённой части тела. В теоретической физике также применяют закон Архимеда в интегральной форме: {F}_A = \iint\limits_S{p {dS}}, где S — площадь поверхности, p — давление в произвольной точке, интегрирование производится по всей поверхности тела. В отсутствие гравитационного поля, то есть в состоянии невесомости, закон Архимеда не работает. Космонавты с этим явлением знакомы достаточно хорошо. В частности, в невесомости отсутствует явление (естественной) конвекции, поэтому, например, воздушное охлаждение и вентиляция жилых отсеков космических аппаратов производятся принудительно, вентиляторами.

Fa=gpжVт ( сила архимедова равна ускорение свободного падения, умножить на плотность жидкости и умножить на объём тела)

pgV — плотность жидкости, ускорение свобод. падения, объём тела

pgV — плотность жидкости, ускорение свобод. падения, объём тела

Плотность какой жидкости?

touch.otvet.mail.ru