Закон Архимеда. Условие плавания тел
Закон Архимеда. Условие плавания тел
Код ОГЭ 1.22. Закон Архимеда. Формула для определения выталкивающей силы, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Условие плавания тел. Плавание судов и воздухоплавание
Выталкивающая сила, действующая на тело со стороны жидкости и газа (общий случай).
Увеличение гидростатического давления по мере погружения в жидкость или газ является причиной возникновения выталкивающей силы: Fвыт = F1 – F2.
Сила Архимеда – выталкивающая сила, действующая на тело со стороны жидкости (газа) в случаях, если:
- тело полностью погружено в жидкость (газ), при этом со всех сторон окружено жидкостью (газом);
- тело плавает на поверхности жидкости, частично погрузившись в неё.
FA = pжgVпчт, где рж – плотность жидкости (газа), Vпчт – объём погружённой в жидкость части тела. Так как ржVпчт = mж– масса жидкости (газа), вытесненной телом, то Vвыт = FА = mвыт.жg = Pвыт.ж
Закон Архимеда: На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа), вытесненной телом. .
Внимание! Выталкивающую силу не всегда удаётся рассчитать с помощью формулы FА = ржgVпчт. Например, часть поверхности тела площадью S плотно соприкасается с дном сосуда. В этом случае выталкивающая сила будет равна F = pжgVт – FдS, где Fд – сила гидростатического давления жидкости на уровне дна сосуда.
- Если тело плотно прилегает ко дну, значит, под телом жидкости нет и нет силы давления, направленной вверх. Архимедова сила не действует, тело прижимается верхним слоем жидкости ко дну.
- Если какая-то часть поверхности тела плотно прилегает ко дну, а под другой частью поверхности есть жидкость, то нужно провести расчёт выталкивающей силы для данного конкретного случая. Для этого нужно подсчитать силы давления, действующие на верхнюю поверхность тела, и те части нижней поверхности тела, под которыми находится слой жидкости.
Условия плавания тел
- Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила больше силы тяжести: Fвыт > mg (ржидкости > ртела). Тело всплывает до тех пор, пока силы не уравновесятся за счёт уменьшения выталкивающей силы (уменьшается объём погружённой в жидкость части тела).
- Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила равна силе тяжести: Fвыт = mg (ржидкости = ртела). Тело плавает в любой точке жидкости (газа).
- Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила меньше силы тяжести: Fвыт < mg (ржидкости < ртела). Тело тонет.
Конспект урока «Закон Архимеда. Условие плавания тел».
Следующая тема: «Механические колебания и волны. Звук».