3. ДЕЙСТВИЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗА НА ПОГРУЖЕННОЕ В НИХ ТЕЛО. АРХИМЕДОВА СИЛА

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объеме погруженного в них тела

Рассмотрим силы действующие на тело погруженное в жидкость:

Силы действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело только сжимается. А вот силы действующие на верхнюю и нижнюю грань тела неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху с силой F₁ столб жидкости высотой h₁. На нижнюю грань тела снизу вверх с силой F₂ давит столб жидкости высотой h₂. Но h₂ больше h₁, следовательно и модуль силы F₂ больше модуля силы F₁. Поэтому тело выталкивается из жидкости:

F_выт=F₂-F₁

АРХИМЕДОВА СИЛА

Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой и определяют по формуле:

ПЛАВАНИЕ ТЕЛ

На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх. Рассмотрим что будет происходить с телом под действием этих сил, если вначале оно было неподвижно. При этом возможны три случая:

ПЛАВАНИЕ СУДОВ

Вес воды, вытеснямой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в возщдухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Глубину на которую судно погружается называют осадкой. Наибольшая допускаемая осадка судна отмечена на корпусе красной линией, называемой ватерлинией.

Грузовая ватерлиния

ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ

Для воздухоплавания используют воздушные шары. Для того чтобы воздушный шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на него была больше силы тяжести.

Фестиваль воздушных шаров

ЗАДАЧИ

1. Собака легко перетаскивает утопающего в воде, однако на берегу она не может сдвинуть его с места. Почему?

2. Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие в воде на брусок дерева объемом 100 см3 и на железный предмет такого же объема?

3. В воду опущен медный кубик массой 10г и тонкая медна пластинка массой 10 г. одинакова ли выталкивающая сила в обоих случаях?

4. К чашкам весов подвешены два одинаковых железных шарика одного веса. нарушится ли равновесие весов, если один из шариков опустить в сосуд с водой, а второй - с керосином?

5. Вес тела в воздухе равен 26 кН, а воде - 16 кН. Каков объем тела?