Действие жидкости и газа на погружённое в них тело

Конспект по физике для 7 класса «Действие жидкости и газа на погружённое в них тело». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое выталкивающая сила. Как определить выталкивающую силу. ВСПОМНИТЕ: Какое давление называют гидростатическим? Как определить давление жидкости на дно сосуда? Чему равна равнодействующая двух сил, направленных в противоположные стороны?

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Действие жидкости и газа
на погружённое в них тело

Если погрузить в сосуд с водой кусочек пробки, то стоит только отнять руку, как вода вытолкнет пробку на поверхность. Но так происходит не со всеми телами. Не зря существуют выражения: «плавает как пробка» и «камнем на дно». Из нашего жизненного опыта мы знаем, что в воде тяжёлый камень поднять гораздо легче, чем в воздухе. Это может означать, что жидкость выталкивает не только лёгкие, но и тяжёлые предметы.

ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА

Проверим при помощи опыта гипотезу о том, что вода выталкивает предметы. Привяжем к камню топкую резинку и измерим её длину. Затем опустим камень, подвешенный на резинке, в сосуд с водой и измерим длину резинки в этом положении. Она стала короче. Такой же эффект мы могли бы получить, если бы действовали на камень снизу вверх с некоторой силой, например приподняли рукой. Наша гипотеза подтвердилась на опыте.

Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют выталкивающей или архимедовой силой по имени древнегреческого ученого Архимеда, который впервые открыл и обосновал её существование.

Легко догадаться, что эта сила направлена вертикально вверх. Привяжем короткой ниткой к пробке такой груз, чтобы она погрузилась в воду. Отвесно натянутая нить показывает, что выталкивающая сила, которая действует на пробку, направлена вертикально вверх.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ

Рассчитаем выталкивающую силу, действующую на погружённое в жидкость тело высотой h и площадью поперечного сечения S. Плотность жидкости, в которой находится тело, равна рж. Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны на одном и том же уровне жидкости. Они уравновешивают друг друга и только сжимают тело.

На верхнюю поверхность цилиндра оказывает давление столб воды высотой h1, следовательно, это давление равно p1 = pжgh1

Тогда силу, с которой вода оказывает давление на верхнюю поверхность цилиндра, определяют по формуле F1 = pжgh1S

Давление, оказываемое на нижнюю поверхность цилиндра, равно давлению столба жидкости высотой h2: p2 = pжgh2

Силу, с которой жидкость оказывает давление па нижнюю поверхность цилиндра, определяют по формуле: F2 = pжgh2S

Тело выталкивается из жидкости силой Fвыт, равной разности сил F2F1:

Обозначим массу жидкости, которая занимает объём, равный объёму тела, через mж. Так как mж = ржV, получим Fвыт = mжh = Pж

где Рж — вес жидкости, занимающей объем, равный объёму тела.

Итак, на тело, полностью погружённое в жидкость, действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная по модулю весу жидкости, вытесненной телом.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ АРХИМЕДОВА СИЛА

Формула (1) показывает, что выталкивающая сила прямо пропорциональна объёму тела и плотности жидкости.

Если погрузить в жидкость тела из одного и того же вещества, но разного объёма, то по изменениям показаний динамометра можно сделать вывод, что выталкивающая сила тем больше, чем больше объём тела, погруженного в жидкость.

Если же погрузить одинаковые тела в разные жидкости, отличающиеся по плотности (например, воду и керосин), то по изменениям показаний динамометра можно сделать вывод, что выталкивающая сила зависит от плотности жидкости: чем больше плотность, тем больше выталкивающая сила.

ОТ ЧЕГО НЕ ЗАВИСИТ АРХИМЕДОВА СИЛА

Из формулы (1) следует, что архимедова сила не зависит ни от вещества, из которого сделано тело, ни от глубины погружения. Так, при погружении в жидкость тел, сделанных из разных материалов (например, медь и железо), но одинакового объёма, показания динамометров изменяются на одно и то же значение, хотя в воздухе эти тела имеют разный вес, т. е. выталкивающая сила не зависит от вещества, из которого сделано тело.

Если изменять глубину погружения тела, подвешенного к динамометру, в жидкости, то показания динамометра не изменятся, т. е. выталкивающая сила не зови сит от глубины погружения тела.


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Действие жидкости и газа на погружённое в них тело»: Что такое выталкивающая сила. Как определить выталкивающую силу.

Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *