Плавание тел. Закон Архимеда

Закон Архимеда о силе, действующей на погруженное в воду тело, был сформулирован Архимедом за 250 лет до н. э.

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

Рассмотрим силы, действующие на погруженное в жидкость тело (рис. 21):

- сила давления сверху ,

- сила давления снизу ,

- сила давления со стороны ,

- сила веса тела .

Сумма сил давления со сторо-

ны боковых граней равна нулю

(т. к. они равны по величине, но

направлены в разные стороны). Рисунок 21 – К выводу закона Архимеда

Суммарная сила давления на погруженное тело – выталкивающая сила (сила Архимеда) равна:

где – объем тела

Тогда сила Архимеда

Из закона Архимеда следует, что на тело, погруженное в жидкость, в конечном счете действуют две силы: сила тяжести (вес тела) и выталкивающая архимедова сила . При этом могут иметь следующие основные случаи (рис. 22).

1. Если плотность жидкости и тела одинаковы , то наблюдается безразличное равновесие, т. к. , т. е. тело можно поместить на любую глубину, и оно не будет ни всплывать, ни тонуть.

2. Если плотность жидкости меньше плотности тела , то сила веса больше выталкивающей силы и их равнодействующая направлена вниз. Тело будет тонуть.

3. Если плотность жидкости больше плотности тела , вес меньше выталкивающей силы . Погруженное в жидкость тело будет всплывать до тех пор, пока вследствие выхода части его над поверхностью жидкости архимедова сила не уравновесит вес тела. Тело будет плавать на поверхности.

Рисунок 22 – Плавание тел

Контрольные вопросы

1. Основные физические свойства жидкостей и газов: плотность, удельный вес, удельный объем, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение, смачивание.

2. Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой жидких сред.

3. Гидростатическое давление и его свойства.

4. Уравнения Эйлера.

5. Основное уравнение гидростатики

6. Распределение давления в покоящейся жидкости и газе (закон Паскаля).

7. Эпюры гидростатического давления.

8. Виды давления и приборы для его измерения.

9. Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.

10. Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на криволинейные стенки.

11. Центр давления.

12. Закон Архимеда, плавание тел.

ГИДРОСТАТИКА