Ce caracterizează forța arhimediană? Începe în știință. Formarea de noi cunoștințe

469. De ce o navă de metal plutește în apă, dar un cui de metal se scufundă?
Greutatea apei deplasată de partea subacvatică a navei este egală cu greutatea navei în aer sau cu forța gravitațională care acționează asupra navei.

470. Cum se schimbă poziția liniei de plutire a navei când este încărcată?
Linia de plutire se va apropia de apă pe măsură ce greutatea vasului crește.

471. Cum se va schimba pescajul navei la trecerea de la un râu la mare?
Linia de plutire se va ridica deasupra suprafeței apei, deoarece densitatea apei de mare este mai mare decât a apei dulci.

472. S-au turnat în balon mercur, apă și kerosen. Cum vor fi aranjate aceste lichide în sticlă?
Pe măsură ce densitățile scad: mercur-apă-kerosen.

473. O mașină de spălat de fier a fost aruncată într-un borcan cu mercur. Pucul se va scufunda sau va pluti pe mercur?
Nu se va scufunda pentru că... Densitatea fierului este mai mică decât densitatea mercurului.

474. Figura 64 prezintă un bloc de lemn plutind în două lichide diferite. În ce caz lichidul este mai dens? Forța gravitației care acționează asupra blocului este aceeași? În ce caz este forța arhimediană mai mare?

Densitatea lichidului b) este mai mare, deoarece forța lui Arhimede care acționează asupra corpului este mai mare.

475. Un flotor cu o greutate de plumb la fund este coborât mai întâi în apă, apoi în ulei. În ambele cazuri, plutitorul plutește. În ce lichid se scufundă mai adânc?
Plutitorul se va scufunda mai adânc în ulei deoarece densitatea sa este mai mică decât cea a apei.

476. Desenați forțele care acționează asupra unui corp atunci când acesta plutește pe suprafața unui lichid (Fig. 65).

477. Ce forţe acţionează asupra unui corp când pluteşte la suprafaţa unui lichid (Fig. 66)? Arată-le cu săgeți la scară.

478. Desenați cu săgeți forțele care acționează asupra corpului când acesta se scufundă (Fig. 67).

479. Un sul de plumb era atârnat pe o parte a grinzii de echilibru, iar pe cealaltă o bucată de sticlă de masă egală. Se va menține echilibrul dacă atât plumbul, cât și sticla sunt complet scufundate în apă? Dacă nu, care umăr va trage?
Echilibrul nu va fi menținut. Un umăr cu un corp de volum mai mic, de ex. se va potrivi cu plumb, pentru că forța lui Arhimede care acționează asupra lui va fi mai mică.

480. Două greutăți identice de alamă de câte 2 g fiecare au fost atârnate de jugul cântarului pe ambele părți și o greutate a fost coborâtă în apă și cealaltă în alcool. Ce greutate va trage?
O greutate coborâtă într-un lichid cu o densitate mai mică (adică alcool) va trage.

481. Lângă cântarul electronic s-au pus un borcan cu apă și un bloc de lemn. Se va schimba citirea de pe cantar daca blocul este pus intr-un borcan cu apa unde pluteste?
Citirile scalei vor scădea deoarece asupra blocului va acţiona forţa lui Arhimede.

482. Datorită cărei legi fizice pot peștii, strângându-și vezica natatoare, să se ridice și să cadă în apă?
Datorită legii lui Arhimede.

483. Plăci grele de plumb sunt așezate pe pieptul și spatele scafandrului, iar tălpile pantofilor sunt tot din plumb. De ce se face asta?
Astfel încât greutatea scafandrului este mai mare decât forța lui Arhimede care acționează asupra lui.

484. O cutie metalica goala, bine inchisa, cufundata aproape complet in apa, pluteste in apa rece, iar daca apa este incalzita, se scufunda. Ce explică acest fenomen interesant?
Densitatea apei încălzite scade și, prin urmare, forța lui Arhimede care acționează asupra borcanului scade.

485. O minge de marmură cu un volum de 20 cm3 a fost aruncată în râu. Cu ce ​​forță este împins afară din apă?

486. Cu ce ​​forță este împinsă afară de kerosen o bucată de sticlă cu un volum de 10 cm3?

487. Care este volumul unui corp scufundat dacă este împins de apă cu o forță de 50 N?

488. Ce volum de apă deplasează o navă dacă asupra ei acţionează o forţă de flotabilitate de 200.000 kN?

489. Cu ce ​​forță va fi împinsă o persoană din apa mării dacă o forță de flotabilitate egală cu 686 N acţionează asupra sa în apă dulce?

490. Să se determine greutatea a 1 cm3 de cupru în apă dulce.

491. Care este greutatea fierului cu un volum de 1 cm3 în apă curată?

492. Stabiliți cât cântărește în apă un cub de sticlă cu volumul de 1 cm3.

493. Se ține sub apă o minge metalică goală cu o greutate de 3 N (în aer) și un volum de 1200 cm3. Va rămâne mingea sub apă dacă este eliberată? Câtă forță este necesară pentru a-l ține sub apă?

494. O bucată de granit cu un volum de 5,5 dm3 și o masă de 15 kg este cufundată complet într-un iaz. Câtă forță trebuie aplicată pentru a-l menține în apă?

495. Un bloc de marmură cu un volum de 1 m3 se află pe fundul râului. Câtă forță trebuie aplicată pentru a-l ridica în apă? Care este greutatea lui în aer?

496. Care este greutatea în apa de râu a unei plăci de marmură a cărei greutate în aer este de 260 N?

497. Ce tensiune experimentează cablul la ridicarea unei plăci de granit cu un volum de 2 m3 de pe fundul lacului?

498. Se coboară într-un puț o găleată de fier cu o masă de 1,56 kg și un volum de 12 litri. Câtă forță trebuie aplicată pentru a ridica o găleată plină în apă? Deasupra apei? Ignora frecarea.

499. Care este densitatea unui obiect dacă greutatea lui în aer este de 100 N, iar în apă dulce de 60 N?

500. Un dop de sticlă cântărește 0,5 N în aer, 0,32 N în apă și 0,35 N în alcool. Care este densitatea alcoolului?

501. Greutatea unei figurine de marmură în aer este de 0,686 N, iar în apă dulce de 0,372 N. Determinați densitatea figurinei.

502. O greutate de 100 g cântărește 0,588 N în apă dulce și 0,666 N într-un lichid necunoscut Care este densitatea lichidului necunoscut? Ce fel de lichid este acesta?

503. Aflați densitatea alcoolului dacă o bucată de sticlă cântărește 0,25 N în alcool, 0,36 N în aer și 0,22 N în apă.

504. O placă de sticlă a devenit cu 49 mN mai ușoară când a fost scufundată în apă curată și cu 39 mN mai ușoară când a fost scufundată în kerosen. Care este densitatea kerosenului?

505. O plută cu o suprafață de 600 m2 se așează la 30 cm după încărcare. Aflați masa încărcăturii plasate pe plută.

506. Un camion a mers pe un feribot de 5 m lungime și 4 m lățime, în urma căruia bacul a plonjat 5 cm în apă. Care este masa camionului?

507. Aflați masa de apă deplasată de o navă cu o deplasare de 50.000 de tone.
Masa apei este egală cu deplasarea, adică. 50.000 t.

508. Un feribot dreptunghiular de 10 m lungime și 4 m lățime este încărcat cu o sarcină de 75 cm Aflați masa încărcăturii.

509. Masa unui rezervor amfibie este de aproximativ 2 tone Care ar trebui să fie volumul părții rezervorului scufundat în apă, astfel încât rezervorul să poată pluti în apă?

510. Un bloc de plută, a cărui densitate este de 25 g/cm3, plutește în apă dulce. Ce parte a blocului este scufundată în apă?

511. Un buștean plutește de-a lungul râului. Ce parte din el este scufundată în apă dacă densitatea lemnului este de 0,5 g/cm3?

512. Ce este mai mare: partea subacvatică sau partea de suprafață a slotului de gheață, dacă densitatea gheții este de 0,9 g/cm3?

513. Adâncimea bălții este de 2 cm Va pluti în această apă un cub de pin a cărui latură este de 7 cm? Va pluti în această băltoacă o placă cu o masă egală cu un cub și 2 cm grosime?

514. Ce masă de încărcătură va ține un colac de salvare din plută cu o greutate de 12 kg în apa râului?

515. De ce un copil care cântărește 30 kg plutește liber pe apă în mâneci gonflabile, al căror volum este de numai 1,5 dm3?

516. Un pelet rotund de fier de 11,7 g este conectat la un cub de spumă de 1,2 g Întregul sistem este scufundat complet în apă. Greutatea totală în apă este de 6,4 10-2 N. Care este densitatea spumei?

517. O bucată de ceară cântărește 882 mN în aer. Au acoperit mingea cu ceară și au scufundat-o în apă. Greutatea întregului sistem în apă este de 98 mN. Determinați densitatea cerii dacă greutatea mingii în apă este de 196 mN.

518. O mașină de spălat a fost atașată la o bucată de lumânare cu parafină cântărind 4,9 g, care cântărește 98 nM în apă. Greutatea totală și densitatea sistemului scufundat în apă este de 78,4 mN. Găsiți densitatea parafinei.

519. Cu ce ​​forţă de plutire acţionează aerul asupra unui corp cu un volum de 1 m3 la 0°C şi presiunea atmosferică normală?

523. În 1933 a fost construită dirijabilul V-3, având un volum de 6800 mc. Care este forța de ridicare a acestei aeronave dacă a fost umplută cu hidrogen?

524. Unul dintre primii proiectanți ai unui balon controlat, Santos Dumont, a construit un balon cu un volum de 113 m3 și o masă de 27,5 kg cu toate echipamentele. Mingea a fost umplută cu hidrogen. Ar putea Santos Dumont să se ridice pe o astfel de minge dacă masa lui ar fi de 52 kg?

525. Poate un balon umplut cu hidrogen cu un volum de 1500 m3 să ridice trei pasageri care cântăresc 60 kg fiecare dacă învelișul balonului și gondola au împreună o masă de 250 kg?

526. În 1931, profesorul Picard s-a ridicat la o înălțime de 16 km într-un balon special construit. La această altitudine barometrul arăta o presiune de 76 mm. Hg Artă. Gondola cu balon, unde se afla Picard, era din duraluminiu și închisă etanș. Presiunea din interiorul gondolei a rămas tot timpul egală cu 1 atmosferă (1 atm = 760 mm Hg = 1013 hPa.) Calculați presiunea pe 1 cm2 din peretele gondolei din interior și din exterior.

În ciuda diferențelor evidente în proprietățile lichidelor și gazelor, în multe cazuri comportamentul lor este determinat de aceiași parametri și ecuații, ceea ce face posibilă utilizarea unei abordări unificate pentru studierea proprietăților acestor substanțe.

În mecanică, gazele și lichidele sunt considerate medii continue. Se presupune că moleculele unei substanțe sunt distribuite continuu în partea de spațiu pe care o ocupă. În acest caz, densitatea unui gaz depinde în mod semnificativ de presiune, în timp ce pentru un lichid situația este diferită. De obicei, la rezolvarea problemelor, acest fapt este neglijat, folosind conceptul generalizat de fluid incompresibil, a cărui densitate este uniformă și constantă.

Definiția 1

Presiunea este definită ca forța normală $F$ care acționează asupra părții fluidului pe unitatea de suprafață $S$.

$ρ = \frac(\Delta P)(\Delta S)$.

Nota 1

Presiunea se măsoară în pascali. Un Pa este egal cu o forță de 1 N care acționează pe unitatea de suprafață a unui pătrat. m.

Într-o stare de echilibru, presiunea unui lichid sau a unui gaz este descrisă de legea lui Pascal, conform căreia presiunea pe suprafața unui lichid produsă de forțele externe este transmisă de lichid în mod egal în toate direcțiile.

În echilibru mecanic, presiunea orizontală a fluidului este întotdeauna aceeași; prin urmare, suprafața liberă a unui lichid static este întotdeauna orizontală (cu excepția cazurilor de contact cu pereții vasului). Dacă luăm în considerare starea de incompresibilitate a lichidului, atunci densitatea mediului în cauză nu depinde de presiune.

Să ne imaginăm un anumit volum de lichid delimitat de un cilindru vertical. Să notăm secțiunea transversală a coloanei lichide ca $S$, înălțimea acesteia ca $h$, densitatea lichidului ca $ρ$ și greutatea ca $P=ρgSh$. Atunci următorul lucru este adevărat:

$p = \frac(P)(S) = \frac(ρgSh)(S) = ρgh$,

unde $p$ este presiunea din fundul vasului.

Rezultă că presiunea variază liniar cu altitudinea. În acest caz, $ρgh$ este presiunea hidrostatică, modificarea căreia explică apariția forței Arhimede.

Formularea legii lui Arhimede

Legea lui Arhimede, una dintre legile de bază ale hidrostaticii și aerostaticei, spune: un corp scufundat într-un lichid sau gaz este acționat de o forță de plutire sau de ridicare egală cu greutatea volumului de lichid sau gaz deplasat de partea din corp scufundat în lichid sau gaz.

Nota 2

Apariţia forţei arhimedice se datorează faptului că mediul - lichid sau gaz - tinde să ocupe spaţiul luat de corpul scufundat în el; în acest caz corpul este împins afară din mediu.

De aici și al doilea nume pentru acest fenomen – flotabilitate sau susținere hidrostatică.

Forța de flotabilitate nu depinde de forma corpului, precum și de compoziția corpului și de celelalte caracteristici ale acestuia.

Apariția forței arhimedeene se datorează diferenței de presiune a mediului la diferite adâncimi. De exemplu, presiunea asupra straturilor inferioare de apă este întotdeauna mai mare decât a straturilor superioare.

Manifestarea forței lui Arhimede este posibilă numai în prezența gravitației. Deci, de exemplu, pe Lună, forța de plutire va fi de șase ori mai mică decât pe Pământ pentru corpuri de volume egale.

Apariția Forței lui Arhimede

Să ne imaginăm orice mediu lichid, de exemplu, apa obișnuită. Să selectăm mental un volum arbitrar de apă pe o suprafață închisă $S$. Deoarece tot lichidul este în echilibru mecanic, volumul pe care l-am alocat este de asemenea static. Aceasta înseamnă că rezultanta și momentul forțelor externe care acționează asupra acestui volum limitat iau valori zero. Forțele externe în acest caz sunt greutatea unui volum limitat de apă și presiunea fluidului înconjurător pe suprafața exterioară $S$. Rezultă că rezultanta $F$ a forțelor de presiune hidrostatică experimentate de suprafața $S$ este egală cu greutatea volumului de lichid care a fost limitat de suprafața $S$. Pentru ca momentul total al forțelor externe să dispară, rezultanta $F$ trebuie să fie îndreptată în sus și să treacă prin centrul de masă al volumului de lichid selectat.

Acum să notăm că în loc de acest lichid limitat condiționat, orice corp solid de volum adecvat a fost plasat în mediu. Dacă este îndeplinită condiția de echilibru mecanic, atunci nu se vor produce modificări din mediu, inclusiv presiunea care acționează pe suprafața $S$ va rămâne aceeași. Astfel, putem da o formulare mai precisă a legii lui Arhimede:

Nota 3

Dacă un corp scufundat într-un lichid este în echilibru mecanic, atunci forța de plutire a presiunii hidrostatice acționează asupra lui din mediul care îl înconjoară, care este numeric egală cu greutatea mediului în volumul deplasat de corp.

Forța de plutire este îndreptată în sus și trece prin centrul de masă al corpului. Deci, conform legii lui Arhimede, forța de flotabilitate este valabilă:

$F_A = ρgV$, unde:

• $V_A$ - forța de plutire, H;
• $ρ$ - densitatea lichidului sau gazului, $kg/m^3$;
• $V$ - volumul unui corp scufundat în mediu, $m^3$;
• $g$ - accelerație de cădere liberă, $m/s^2$.

Forța de plutire care acționează asupra corpului este opusă în direcție forței gravitaționale, prin urmare comportamentul corpului scufundat în mediu depinde de raportul dintre modulele gravitaționale $F_T$ și forța arhimediană $F_A$. Există trei cazuri posibile aici:

1. $F_T$ > $F_A$. Forța gravitației depășește forța de plutire, prin urmare corpul se scufundă/cade;
2. $F_T$ = $F_A$. Forța gravitației este egalată cu forța de plutire, astfel încât corpul „atârnă” în lichid;
3. $F_T$

Mesaj de la administrator:

Baieti! Cine și-a dorit de mult să învețe engleza?
Du-te la și primește două lecții gratuite la scoala de limba engleza SkyEng!
Studiez eu acolo - este foarte tare. Există progres.

În aplicație puteți învăța cuvinte, puteți antrena ascultarea și pronunția.

Incearca. Două lecții gratuite folosind link-ul meu!
Clic

Un corp scufundat într-un lichid sau gaz este supus unei forțe de plutire egală cu greutatea lichidului sau gazului deplasat de acest corp.

În formă integrală

puterea lui Arhimede este întotdeauna îndreptată opus forței gravitaționale, prin urmare greutatea unui corp într-un lichid sau gaz este întotdeauna mai mică decât greutatea acestui corp în vid.

Dacă un corp plutește pe o suprafață sau se mișcă uniform în sus sau în jos, atunci forța de plutire (numită și forța arhimediană) este egală ca mărime (și opusă ca direcție) cu forța gravitațională care acționează asupra volumului de lichid (gaz) deplasat de corp și se aplică centrului de greutate al acestui volum.

În ceea ce privește corpurile care se află în gaz, de exemplu în aer, pentru a găsi forța de ridicare (Forța lui Arhimede), trebuie să înlocuiți densitatea lichidului cu densitatea gazului. De exemplu, un balon cu heliu zboară în sus datorită faptului că densitatea heliului este mai mică decât densitatea aerului.

În absența unui câmp gravitațional (Gravity), adică în stare de imponderabilitate, legea lui Arhimede nu funcționează. Astronauții sunt destul de familiarizați cu acest fenomen. În special, în gravitate zero nu există un fenomen de convecție (mișcare naturală a aerului în spațiu), prin urmare, de exemplu, răcirea cu aer și ventilarea compartimentelor de locuit ale navelor spațiale sunt efectuate forțat de ventilatoare.

În formula pe care am folosit-o.

Lichide și gaze, conform cărora orice corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este acționat asupra acestui lichid (sau gaz) printr-o forță de plutire egală cu greutatea lichidului (gazului) deplasat de corp și îndreptat vertical în sus.

Această lege a fost descoperită de savantul grec antic Arhimede în secolul al III-lea. î.Hr e. Arhimede și-a descris cercetările în tratatul său „Despre corpurile plutitoare”, care este considerată una dintre ultimele sale lucrări științifice.

Mai jos sunt concluziile trase din legea lui Arhimede.

Acțiunea lichidului și gazului asupra unui corp scufundat în ele.

Dacă scufundați o minge plină cu aer în apă și o eliberați, aceasta va pluti în sus. Același lucru se va întâmpla cu o bucată de lemn, cu un dop și multe alte corpuri. Ce forță îi face să plutească?

Un corp scufundat în apă este afectat de forțele de presiune a apei din toate părțile (Fig. A). În fiecare punct al corpului, aceste forțe sunt direcționate perpendicular pe suprafața sa. Dacă toate aceste forțe ar fi aceleași, corpul ar experimenta doar compresie generală. Dar la diferite adâncimi presiunea hidrostatică este diferită: crește odată cu creșterea adâncimii. Prin urmare, forțele de presiune aplicate părților inferioare ale corpului sunt mai mari decât forțele de presiune care acționează asupra corpului de sus.

Dacă înlocuim toate forțele de presiune aplicate unui corp scufundat în apă cu o forță (rezultă sau rezultantă) care are același efect asupra corpului ca toate aceste forțe individuale împreună, atunci forța rezultată va fi îndreptată în sus. Acesta este ceea ce face corpul să plutească. Această forță se numește forța de plutire sau forța arhimediană (numită după Arhimede, care i-a subliniat primul existența și a stabilit de ce depinde ea). Pe imagine b este desemnat ca F A.

Forța arhimediană (de plutire) acționează asupra unui corp nu numai în apă, ci și în orice alt lichid, deoarece în orice lichid există presiune hidrostatică, diferită la adâncimi diferite. Această forță acționează și în gaze, motiv pentru care zboară baloanele și aeronavele.

Datorită forței de plutire, greutatea oricărui corp situat în apă (sau orice alt lichid) se dovedește a fi mai mică decât în ​​aer și în aer mai mică decât în ​​spațiul fără aer. Acest lucru poate fi verificat cu ușurință cântărind o greutate folosind un dinamometru cu arc de antrenament, mai întâi în aer, apoi coborând-o într-un vas cu apă.

O scădere a greutății apare și atunci când un corp este transferat din vid în aer (sau alt gaz).

Dacă greutatea unui corp în vid (de exemplu, într-un vas din care a fost pompat aer) este egală cu P0, atunci greutatea sa în aer este:

,

Unde FA- Forța arhimediană care acționează asupra unui corp dat în aer. Pentru majoritatea corpurilor această forță este neglijabilă și poate fi neglijată, adică putem presupune că Pereche =P0 =mg.

Greutatea unui corp în lichid scade mult mai mult decât în ​​aer. Dacă greutatea corpului este în aer Pereche =P 0, atunci greutatea corpului în lichid este egală cu P lichid = P 0 - F A. Aici F A- Forța arhimediană care acționează într-un lichid. Rezultă că

Prin urmare, pentru a găsi forța arhimediană care acționează asupra unui corp în orice lichid, trebuie să cântăriți acest corp în aer și în lichid. Diferența dintre valorile obținute va fi forța arhimediană (de plutire).

Cu alte cuvinte, luând în considerare formula (1.32), putem spune:

Forța de plutire care acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid este egală cu greutatea lichidului deplasat de acest corp.

Forța arhimediană poate fi determinată și teoretic. Pentru a face acest lucru, presupunem că un corp scufundat într-un lichid este format din același lichid în care este scufundat. Avem dreptul să presupunem acest lucru, deoarece forțele de presiune care acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid nu depind de substanța din care este făcut. Apoi forța arhimediană aplicată unui astfel de corp F A va fi echilibrat de forța descendentă a gravitației mșig(Unde m- masa de lichid în volumul unui corp dat):

Dar gravitația este egală cu greutatea fluidului deplasat R. Prin urmare.

Considerând că masa unui lichid este egală cu produsul densității acestuia ρ pe volum, formula (1.33) poate fi scrisă ca:

Unde Vși— volumul lichidului deplasat. Acest volum este egal cu volumul acelei părți a corpului care este scufundată în lichid. Dacă corpul este complet scufundat în lichid, atunci acesta coincide cu volumul V a întregului corp; dacă corpul este parțial scufundat în lichid, atunci volumul Vși lichidul deplasat este mai mic decât volumul V corpuri (Fig. 1.39).

Formula (1.33) este valabilă și pentru forța arhimediană care acționează într-un gaz. Numai în acest caz ar trebui înlocuite în el densitatea gazului și volumul gazului deplasat, și nu lichidul.

Ținând cont de cele de mai sus, legea lui Arhimede poate fi formulată astfel:

Orice corp scufundat într-un lichid (sau gaz) în repaus este acționat asupra unei forțe de plutire a acestui lichid (sau gaz) egală cu produsul dintre densitatea lichidului (sau gazului), accelerația gravitației și volumul acestuia. parte a corpului care este scufundată în lichid (sau gaz).

Legea lui Arhimede este formulată după cum urmează: un corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este acționat de o forță de plutire egală cu greutatea lichidului (sau gazului) deplasat de acest corp. Forța se numește prin puterea lui Arhimede:

unde este densitatea lichidului (gazului), este accelerația căderii libere și este volumul corpului scufundat (sau partea din volum a corpului situată sub suprafață). Dacă un corp plutește la suprafață sau se mișcă uniform în sus sau în jos, atunci forța de plutire (numită și forța arhimediană) este egală ca mărime (și opusă în direcție) cu forța gravitațională care acționează asupra volumului de lichid (gaz) deplasat. de corp și se aplică pe centrul de greutate al acestui volum.

Un corp plutește dacă forța lui Arhimede echilibrează forța de gravitație a corpului.

Trebuie remarcat faptul că corpul trebuie să fie complet înconjurat de lichid (sau să se intersecteze cu suprafața lichidului). Deci, de exemplu, legea lui Arhimede nu poate fi aplicată unui cub care se află pe fundul unui rezervor, atingând ermetic fundul.

În ceea ce privește un corp care se află într-un gaz, de exemplu în aer, pentru a găsi forța de ridicare este necesar să se înlocuiască densitatea lichidului cu densitatea gazului. De exemplu, un balon cu heliu zboară în sus datorită faptului că densitatea heliului este mai mică decât densitatea aerului.

Legea lui Arhimede poate fi explicată folosind diferența de presiune hidrostatică folosind exemplul unui corp dreptunghiular.

Unde P A , P B- presiunea in puncte AȘi B, ρ - densitatea fluidului, h- diferenta de nivel intre puncte AȘi B, S- zona secțiunii transversale orizontale a corpului, V- volumul părții imersate a corpului.

18. Echilibrul unui corp într-un fluid în repaus

Un corp scufundat (total sau parțial) într-un lichid suferă o presiune totală a lichidului, îndreptată de jos în sus și egală cu greutatea lichidului în volumul părții imersate a corpului. P tu esti t = ρ și gV Pogr

Pentru un corp omogen care plutește la suprafață, relația este adevărată

Unde: V- volumul corpului plutitor; ρ m- densitatea corpului.

Teoria existentă a unui corp plutitor este destul de extinsă, așa că ne vom limita să luăm în considerare doar esența hidraulică a acestei teorii.

Capacitatea unui corp plutitor, scos dintr-o stare de echilibru, de a reveni din nou la această stare se numește stabilitate. Greutatea lichidului luată în volumul părții scufundate a vasului se numește deplasare, iar punctul de aplicare al presiunii rezultate (adică centrul de presiune) este centru de deplasare. În poziția normală a navei, centrul de greutate CUși centrul de deplasare d stați pe aceeași linie verticală O"-O", reprezentând axa de simetrie a navei și numită axă de navigație (Fig. 2.5).

Fie ca, sub influența forțelor externe, nava să se încline la un anumit unghi α, o parte a navei KLM a ieșit din lichid și o parte K"L"M", dimpotrivă, a plonjat în ea. În același timp, s-a obținut o nouă poziție a centrului de deplasare d". Să o aplicăm la obiect d" lift Rși vom continua linia acțiunii sale până când se intersectează cu axa de simetrie O"-O". Punct primit m numit metacentru, și segmentul mC = h numit înălțimea metacentrică. Presupunem h pozitiv dacă punct m se află deasupra punctului C, și negativ - în caz contrar.

Orez. 2.5. Profil transversal al vasului

Acum luați în considerare condițiile de echilibru ale navei:

1) dacă h> 0, atunci nava revine la poziția inițială; 2) dacă h= 0, atunci acesta este un caz de echilibru indiferent; 3) dacă h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

În consecință, cu cât centrul de greutate este mai jos și cu cât înălțimea metacentrică este mai mare, cu atât stabilitatea vasului va fi mai mare.