Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила. Плавание тел.
На тело, находящееся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости. На тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа.
Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу.
Поэтому если взвесить какое-либо тело в жидкости или газе, то его вес окажется меньше веса в вакууме. Именно этим объясняется, что в воде человек легко поднимает тела, которые с трудом удерживает в воздухе.
Сила, выталкивающая целиком погружённое в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.
Сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела.
Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой FA
в честь древнегреческого учёного Архимеда, который впервые указал на её существование и рассчитал её значение.
то есть, архимедова сила зависит от плотности жидкости ρ, в которую погружено тело, и от объёма V этого тела.
Если тело погружено в жидкость (или газ), то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ).
На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх.
1. Если сила тяжести Fтяж больше архимедовой силы FA, то тело будет опускаться на дно, тонуть:
F тяж > FA, тело тонет
2. Если сила тяжести Fтяж равна архимедовой силе FA, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости:
F тяж = FA, тело плавает
3. Если сила тяжести Fтяж меньше архимедовой силы FA, то тело будет подниматься из жидкости, всплывать:
F тяж < FA, тело всплывает
Если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе.
Если плотность сплошного твердого тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет. Тело с меньшей плотностью всплывает в этой жидкости.
Пример:
кусок железа тонет в воде, но всплывает в ртути.
Тело, плотность которого равна плотности жидкости, остаётся в равновесии внутри жидкости.
Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой. Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией.
Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.
Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъемность этого судна. Грузоподъемность показывает вес груза, перевозимого судном.
Конспект составлен на основании теоретического материала учебника «Физика 7 класс» А.В. Перышкин
Скачать конспект: