ЗАКОН АРХИМЕДА | Энциклопедия Кругосвет
Универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия
Поиск во всех разделах ИСТОРИЯ и ОБЩЕСТВО - Экономика и право - Психология и педагогика - Социология - Философия - Религия - Народы и языки - Государство и политика - Военное дело - Археология - История - Лингвистика ПУТЕШЕСТВИЯ и ГЕОГРАФИЯ - География - Геология - Страны мира ИСКУССТВО и КУЛЬТУРА - Изобразительное искусство, скульптура, архитектура - Скульптура - Архитектура - Дизайн - Социология - Литература - Музыка - Театр и кино - Эстрада и Цирк - Балет НАУКА и ТЕХНИКА - Авиация и космонавтика - Астрономия - Биология - Военная техника - Математика - Технология и промышленность - Транспорт и связь - Физика - Химия - Энергетика и строительство ЗДОРОВЬЕ и СПОРТ - Медицина - Спорт
Содержание статьи
ЗАКОН АРХИМЕДА ЗАКОН АРХИМЕДА закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела. Тот факт, что на погруженное в воду тело действует некая сила, всем хорошо известен: тяжелые тела как бы становятся более легкими например, наше собственное тело при погружении в ванну. Купаясь в речке или в море, можно легко поднимать и передвигать по дну очень тяжелые камни такие, которые не удается можем поднять на суше; то же явление наблюдается, когда по каким-либо причинам выброшенным на берегу оказывается кит вне водной среды животное не может передвигаться его вес превосходит возможности его мышечной системы. В то же время легкие тела сопротивляются погружению в воду: чтобы утопить мяч размером с небольшой арбуз требуется и сила, и ловкость; погрузить мяч диаметром полметра скорее всего не удастся. Интуитивно ясно, что ответ на вопрос почему тело плавает (а другое тонет), тесно связан с действием жидкости на погруженное в нее тело; нельзя удовлетвориться ответом, что легкие тела плавают, а тяжелые тонут: стальная пластинка, конечно, утонет в воде, но если из нее сделать коробочку, то она может плавать; при этом ее вес не изменился. Чтобы понять природу силы, действующей на погруженное тело со стороны жидкости, достаточно рассмотреть простой пример (рис. 1). Кубик с ребром a погружен в воду, причем и вода, и кубик неподвижны. Известно, что давление в тяжелой жидкости увеличивается пропорционально глубине очевидно, что более высокий столбик жидкости более сильно давит на основание. Гораздо менее очевидно (или совсем не очевидно), что это давление действует не только вниз, но и в стороны, и вверх с той же интенсивностью это закон Паскаля. Если рассмотреть силы, действующие на кубик (рис. 1), то в силу очевидной симметрии силы, действующие на противоположные боковые грани, равны и противоположно направлены они стараются сжать кубик, но не могут влиять на его равновесие или движение. Остаются силы, действующие на верхнюю и на нижнюю грани. Пусть h глубина погружения верхней грани, r плотность жидкости, g ускорение силы тяжести; тогда давление на верхнюю грань равно r · g · h = p 1 а на нижнюю r · g ( h+a ) = p 2 Сила давления равна давлению, умноженному на площадь, т.е. F 1 = p 1 · a up122, F 2 = p 2 · a up122 , где a ребро кубика, причем сила F 1 направлена вниз, а сила F 2 вверх. Таким образом, действие жидкости на кубик сводится к двум силам F 1 и F 2 и определяется их разностью, которая и является выталкивающей силой: F 2 F 1 = r · g · ( h+a ) a up122 r gha · a 2 = pga 2 Сила выталкивающая, так как нижняя грань, естественно, расположена ниже верхней и сила, действующая вверх, больше, чем сила, действующая вниз. Величина F 2 F 1 = pga 3 равна объему тела (кубика) a 3 , умноженному на вес одного кубического сантиметра жидкости (если принять за единицу длины 1 см). Другими словами, выталкивающая сила, которую часто называют архимедовой силой, равна весу жидкости в объеме тела и направлена вверх. Этот закон установил античный греческий ученый , один из величайших ученых Земли. Если тело произвольной формы (рис. 2) занимает внутри жидкости объем V , то действие жидкости на тело полностью определяется давлением, распределенным по поверхности тела, причем заметим, что это давление совершенно не зависит от материала тела («жидкости все равно на что давить»). Для определения результирующей силы давления на поверхность тела нужно мысленно удалить из объема V данное тело и заполнить (мысленно) этот объем той же жидкостью. С одной стороны, есть сосуд с жидкостью, находящейся в покое, с другой стороны внутри объема V тело, состоящее из данной жидкости, причем это тело находится в равновесии под действием собственного веса (жидкость тяжелая) и давления жидкости на поверхность объема V . Так как вес жидкости в объеме тела равен pgV и уравновешивается равнодействующей сил давления, то величина ее равна весу жидкости в объеме V , т.е. pgV . предыдущая
© 1997-2012 Онлайн-энциклопедия «Кругосвет»
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий