Archimedeani võimsus erinevates vedelikes. Archimedes Act: Avamise ajalugu ja sisuliselt nähtus mannekeenidele

Üks esimesi füüsilisi seadusi uuritud keskkooliõpilased. Vähemalt selle seaduse kohta mäletab täiskasvanud mehe, justkui ta oli füüsika. Kuid mõnikord on kasulik tagasi pöörduda täpsete määratluste ja sõnastuse juurde - ja mõista selle seaduse üksikasju, mida võiks unustada.

Mida tähendab Archimedia õigus?

On legend, et tema kuulsa õigus Vana-Kreeka teadlane avas vanni. Kastetud veega täidetud konteinerisse servadega, Archimeda märkas, et vesi pritsis väljastpoolt - ja kogenud ülevaate, moodustades koheselt avamise olemuse.

Tõenäoliselt tegelikkuses oli juhtum erinev ja avastus eelnes pikad tähelepanekud. Kuid see ei ole nii tähtis, sest igal juhul õnnestus arhhhhhhhhymeeris avada järgmine mustri:

• mis tahes vedelate, kehade ja objektide kastemine on mitu multirektsioonilist, kuid suunatud risti nende jõudude pinnale;
• nende jõudude lõplik vektor on suunatud, nii et igasugune objekt või keha, mis on vedelikus puhkuse ajal, tekitab surudes;
• samal ajal on vaesusjõud täpselt võrdne koefitsiendiga, mis osutub mitmekordistate, et kiirendada vedeliku mahu ja tiheduse mahu vaba langust.

Niisiis leidis Archimedes, et vedeliku sukeldatud keha nihutab sellist vedeliku mahtu, mis on võrdne keha mahuga. Kui vedelasse kastetakse ainult osa kehaosast, siis eemaldab see vedelikku, mille maht on võrdne ainult kastetud osa mahuga.

Sama muster toimib gaaside puhul - ainult siin keha maht peab olema korrelatsioonis gaasi tihedusega.

On võimalik sõnastada füüsilise õiguse ja veidi lihtsama - jõu, mis surub teatud objekti vedeliku või gaasi, mis on täpselt võrdne vedeliku või gaasi massiga, mis ümberasub selle elemendi sukeldumise ajal.

Seadus registreeritakse järgmise valemi vormis:

Mis on Archimedesi tähendus?

Muster, mis on avatud iidse kreeka teadlase poolt, on lihtne ja täiesti ilmne. Kuid samal ajal on selle tähendus igapäevaelu tähendus võimatu ülehinnata.

See on tänu teadmistele vedelike ja gaasidega keha surumise kohta, saame ehitada jõe ja merelaevad ning õhulaevad ja õhupallid aeronautika jaoks. Raskemetalli laevad ei ole uppunud tingitud asjaolust, et nende disain võtab arvesse Archimedesi seadust ja selle arvukaid tagajärgi - need on ehitatud nii, et neid saaks hoida vee pinnal ja ei lähe põhja. Sama põhimõtte kohaselt kasutatakse aeronautikat - nad kasutavad väljatõmbamisõhu võimeid, mis on lendude protsessis lihtsamaks muutumas.

Vedelasse või gaasis kastetud keha toimib survetjõudu, mis on võrdne selle keha vedeliku või gaasi massiga.

Integreeritud kujul

Archimedeani võimsus Alati suunatakse vastandlikult raskusastmega, nii kehakaal vedelas või gaasis on alati väiksem kui selle keha kaal vaakumis.

Kui keha ujub pinnale või liigub ühtlaselt üles või alla, siis väljutav jõud (nimetatakse ka archimedeani võimsus) See on võrdne mooduliga (ja vastupidi suunas) raskusastme tugevus kehast (gaas), ja on kinnitatud selle mahu raskusastmega.

Nagu Gazas asuvate asutuste puhul, näiteks õhus, on vaja asendada vedeliku tiheduse asendamiseks vedeliku tihedusega gaasitihedusega. Näiteks palli heeliumiga lendab, kuna heeliumi tihedus on õhu tihedus väiksem.

Gravitatsiooni valdkonnas puudumisel (raskusastme jõud), mis on kaaluta olukorras, \\ t Archimedesi seadus ei tööta. Selle nähtusega kosmonaatid on piisavalt tuttavad. Eelkõige ei ole kaaluta mingit konverentsi nähtust (õhu loomulik liikumine ruumis), seetõttu, näiteks õhu jahutuse ja ventilatsiooni kosmoselaevade eluruumide sunniviisiliselt toodetud, fännid

Valemis kasutasime:

Archimedesi võimsus

Vedela tihedus

Erinevad esemed vedelikes käituvad erinevalt. Mõned vargsi teised jäävad pinnale ja ujuda. Miks see juhtub, selgitab Archimedes'i seadust, mis on nendega avatud väga ebatavaliste asjaoludega ja muutunud hüdrostaatikute peamiseks õiguseks.

Kuidas Archimedes oma õiguse avanud

Legend ütleb meile, et Archimeda avas oma õiguse juhuslikult. Ja see avastus eelnes järgmine sündmus.

Tsaar Siracuz Gieron, reegel 270-215 G. BC, kahtlustati oma juveliiriga, et ta segas teatud koguse hõbedat oma tellitud Gold Crown. Kahtluse hajutamiseks palus ta Archimedes kinnitada või ümber lükata oma kahtlused. Tõelise teadlasena osales Archimedes selles ülesandes. Selle lahendamiseks oli vaja kindlaks määrata kroon. Lõppude lõpuks, kui hõbe on segatud, oleks selle kaal erinev sellest, kuidas see puhtast kullast valmistati. Goldi osakaal oli teada. Aga kuidas arvutada krooni maht? Lõppude lõpuks oli see ebaregulaarne geomeetriline kuju.

Legendi järgi, ühe päeva Archimedese sõnul peegeldas vanni, mis ta pidi otsustama. Järsku juhtis teadlane tähelepanu asjaolule, et vanni veetase muutus suuremaks pärast teda. Kui ta tõusis, langes veetase. Archimedes märkas, et mingisugune vesi tõrjub oma keha vannist. Ja selle vee maht oli võrdne oma keha mahuga. Ja siis mõistis ta, kuidas lahendada võraga. See piisab lihtsalt selleks, et kastke see veega täidetud anumasse ja mõõta ümberasustatud vee mahtu. On öeldud, et ta oli nii rõõmus, et nutma "Eureka!" ("Leitud!") Hüppas vannist välja, isegi mitte riietatud.

Nii et see oli tegelikult või mitte, mingit väärtust. Archimedes leidis meetodi keerulise geomeetrilise kujuga keha mahu mõõtmiseks. Ta juhtis kõigepealt tähelepanu füüsiliste kehade omadustele, mida nimetatakse tiheduseks, võrrelda neid mitte üksteisega, vaid vee kaaluga. Aga mis kõige tähtsam, nad avati Õitsev põhimõte .

Archimedesi seadus

Niisiis leidis Archimedes, et vedeliku sukeldatud keha nihutab sellist vedeliku mahtu, mis on võrdne keha mahuga. E Kui vedelik kastetakse ainult osa kehaosast, asendab see vedelikku, mille maht on võrdne ainult kastetud osa mahuga.

Ja keha ise tegutseb keha ise, mis surub selle pinnale. Selle väärtus on võrdne nende varustatud vedeliku kaaluga. Seda jõudu kutsutakse archimedese jõud .

Vedeliku jaoks näeb Archimedesi seadus välja niimoodi: kehale, mis on vedelasse sukeldatud, tegutseb väljatõmbatav jõud ülespoole ja võrdne selle keha poolt ümberasustatud vedeliku massiga.

Archimedesi jõu suurus arvutatakse järgmiselt:

F a \u003d. ρ ɡ V. ,

kus ρ - Vedela tihedus,

ɡ - raskusastme kiirendamine

V. - keha vedeliku vedeliku maht või kehamahu osa vedela pinna all.

Archimedese jõudu rakendatakse alati raskuskeskme keskele ja suunatakse raskusastme jõud.

Tuleb öelda, et selle seaduse täitmiseks tuleks järgida ühte tingimust: keha ristub vedeliku piiriga ristub või kõigist külgedest ümbritseb see vedelik. Keha jaoks, mis asub allosas ja hermeetiliselt mures tema vastu, ei ole tegu Archimedes kehtiv. Niisiis, kui me paneme kuubi põhjas, üks neist nägudest, mis on tihedalt kokku puutunud, ei saa teda rakendada Archimedes'i seadusega.

Archimedes'i võimu nimetatakse ka suruv võimsus .

See jõud on oma olemuselt - kõikide survejõudude summa, mis toimib vedeliku küljel asuva keha veepinnale. Tõmmatav jõud tekib tingitud erinevusest hüdrostaatilise rõhu erineva vedeliku tasemel.

Mõelge sellele jõule kuubiku vormi või parallelogrammiga keha näitele.

P 2 - P 1 \u003d. ρ ɡ h.

F a \u003d f 2 - f 1 \u003d ρρhs \u003d ρɡHV

Archimedese seadus kehtib gaaside puhul. Kuid sel juhul nimetatakse survejõudu tõstmiseks ja selle arvutamiseks, vedeliku tiheduse valemis asendatakse gaasi tihedusega.

Keha ujumise seisund

Alates raskusastme ja Archimedes jõudude suhe sõltub sellest, kas keha ujub, vajub või ilmub üles.

Kui arhiteeside jõud ja raskutugevus on võrdne suurusjärgus, on vedeliku keha tasakaalus olekus, kui see ei ole ülespoole ja ei tohi sukeldada. On öeldud, et see ujub vedelikus. Sel juhul F t \u003d. F A. .

Kui raskutugevuse tugevus on suurem kui Archimedes jõud, kere kastetakse või vajub.

Siin F t ˃ F a.

Ja kui raskusastme väärtus on väiksem kui arhimede jõud, ilmub keha üles. See juhtub siis, kui F t ˂ F A. .

Aga see ujub mitte lõputult, vaid ainult kuni raskusastme ja arhitede jõud on võrdsed. Pärast seda ujub keha.

Miks mitte kõik kehad ei uputa

Kui me paneme kaks sama kujul ja suurused baari, millest üks on valmistatud plastist ja teine \u200b\u200bterasest, näete, et terasriba on uppumine ja plastik jääb pinnal. See on ka siis, kui te võtate teiste samade suuruste ja vormide esemeid, kuid erinevad massist, näiteks plastist ja metallist pallidest. Metallipall läheb põhja ja plastik ujub.

Aga miks erinevad plastikust ja terasest baarid käituvad? Lõppude lõpuks on nende mahud samad.

Jah, mahud on samad, kuid baarid ise on valmistatud erinevatest materjalidest, millel on erinev tihedus. Ja kui materjali tihedus on suurem kui vee tihedus, siis riba uppub ja kui vähem - see jääb tähelepanuta, kuni see selgub vee pinnal. See on õiglane mitte ainult veele, vaid ka mõne muu vedeliku jaoks.

Kui määrate keha tiheduse P T. ja selle söötme tihedus, kus see on nagu P S. , kui

P t ˃ ps (keha tihedus on vedeliku tiheduse kõrgem) - keha uppub,

P t \u003d ps (keha tihedus on võrdne vedeliku tihedusega) - kehas ujub vedelikus,

P t ˂ ps (keha tihedus on väiksem kui vedela tihedus) - keha hüppab kuni pinnale selgub. Pärast seda ujub see.

Archimedesi seadust ei teostata ja kaaluta olekus. Sellisel juhul ei ole gravitatsiooni valdkonnas ja see tähendab, et vaba languse kiirendus.

Vara keha kastetud vedelikku jääb tasakaalus, mitte popling ja ei droking edasi, kutsutud ujuvus .

Sageli muutuvad teaduslikud avastused lihtsa võimaluse tagajärg. Kuid ainult ettevalmistatud meelega inimesed saavad hinnata lihtsa kokkusattumuse tähtsust ja teha sellest kaugeleulatuvaid järeldusi. See on tänu juhuslike sündmuste ahelale füüsikas ilmus Archimedesi seadus, selgitades keha käitumist vees.

Traditsioon

ArchimeDee'i süsilastest tehti legendid. Kui selle kuulsusrikas linn valitseja kahtles tema juveliiriga. Rühma valitseja kroonis pidi teatud kogus kulla sisaldama. Kontrollige seda asjaolu tellitud archeted.

Archimedes leidis, et õhus ja veekogudes on erinev kaalu, erinevus on otseselt proportsionaalne mõõdetud keha tihedusega. Mõõtmine kroon kroon õhus ja vees ning samasuguse kogemuse läbiviimine kogu kullaga, Archimedes tõestasid, et toodetud kroonil oli kergem metallist segu.

Legendi sõnul tegi Archimeda selle avamise vannis, vaadates voolanud vett. Mis juhtus kõrvale ebaausate juveliiride kõrval, lugu vaikib, kuid teadlase Syracuse sõlmimine on moodustanud ühe olulisema füüsika seaduste aluse, mis on meile tuntud kui Archimedes'i tegu.

Preparaat

Tulemused nende eksperimendid Archimedes kirjeldatud tööjõu "ujuva asutuste", mis kahjuks on jõudnud oma päeva ainult kujul läbipääsud. Kaasaegne füüsikaseaduse Archimedes kirjeldab, kuidas kumulatiivne võimsus tegutseb keha sukeldatud vedeliku. Keha survet vedelikus suunatakse; Selle absoluutväärtus on võrdne ümberasustatud vedeliku kaaluga.

Vedelike ja gaaside mõju sukeldatud kehale

Iga vedeliku survetugevus on survejõudu. Keha pinna igas punktis suunatakse need jõud keha pinna suhtes risti. Kui need olid samad, kogeks keha ainult kokkusurumist. Kuid survejõud suurenevad proportsionaalselt sügavusega, mistõttu keha alumine pind on rohkem kokkusurutud kui ülemine. Võite kaaluda ja klappida kõik kehal olevad jõud vees. Nende suundade lõplik vektor suunatakse ülespoole, keha lükatakse vedelikust. Nende jõudude suurus määratakse Archimedese aktiga. Tel Ujumine põhineb täielikult selle seaduse ja selle erinevate tagajärgede alusel. Archimedeani väed tegutsevad gaasides. See on tänu nendele jõududele vaesuse taevas, õhkjad lendavad ja õhupallid: õhu vabastamise tõttu muutuvad nad õhku lihtsamaks.

Füüsiline valem

Visuaalselt saab Archimedes'i võimsust tõestada lihtsa kaaluga. Koolitusmassi kaalumine vaakumis, õhus ja vees näete, et selle kaal muutub oluliselt. Vaakumassis on kaalud üksi, õhus - allpool ja vees - isegi madalam.

Kui me võtame keha kaalu vaakumis p kohta, siis võib selle kaalu õhus olla kirjeldatud sellise valemiga: p b \u003d p o-f a;

siin p umbes - kaalu vaakumis;

Nagu nähtub joonisest, mis tahes tegevus kaaluga vees suuresti hõlbustada oluliselt keha, nii et sellistel juhtudel jõudu Archimedes tuleb arvesse võtta.

Õhu jaoks on see erinevus tähtsusetu, mistõttu on õhu sukeldatud keha kaal kirjeldatud standardvalemile.

Keskmise ja Archimedese võimsuse tihedus

Analüüsides kõige lihtsamaid katseid kehakaaluga erinevates meedias, võib järeldada, et kehakaal erinevates meedias sõltub objekti massist ja keelekümbluse tihedusest. Ja mida rohkem tihedam keskkond, seda suurem on Archimedese võimsus. Archimedes Act Helcted See sõltuvus ja vedeliku või gaasi tihedus kajastub selle lõplikus valemis. Mida muud mõjutab seda võimu? Teisisõnu, arhitud tegu sõltub sellest, mida iseloomulik?

Valem

Arhimeedi tugevus ja tugevus, mis mõjutavad seda, võib määrata lihtsate loogiliste järelduste abil. Oletame, et vedelikule kastetud teatud köite keha koosneb sama vedeliku ise, kus see on kastetud. See eeldus ei ole vastuolus teiste teiste eeltingimustega. Lõppude lõpuks, väed tegutsevad keha mingil moel sõltuvad tihedusest selle keha. Sellisel juhul on keha kõige tõenäolisemalt tasakaalu ja vaesusjõudu hüvitab raskujõudude jõuga.

Seega kirjeldatakse keha keha tasakaalu vees nii.

Kuid raskusastme tugevus tingimusest, mis on võrdne vedeliku massiga, mis see nihutab: vedeliku mass on võrdne mahu tiheduse produktiga. Kuulus väärtuste asendamine, saate õppida kehakaalu vedelal. Seda parameetrit kirjeldatakse kujul ρv * g.

Tuntud väärtuste asendamine, saame:

See on Archimedesi seadus.

USA poolt saadud valem kirjeldab tihedust uuritava keha tihedusega. Kuid esialgsetes tingimustes väideti, et keha tihedus on identne selle ümbritseva vedeliku tihedusega. Seega võib see valem asendada vedeliku tiheduse väärtuse ohutult. Visuaalne tähelepanek, mille kohaselt tihedas keskkonnas on vaesusjõud suurem, sai teoreetilise põhjenduse.

Archimedesi seaduse kohaldamine

Esimesed katsed, mis näitavad Archimedes'i õigust, on koolipinkist teada. Metallplaat uppub vees, kuid lahtrisse volditud kasti vormis, ei saa mitte ainult hoida, vaid ka teatud lasti kandmiseks. See reegel on Arhimediia keele kõige olulisem järeldus määrab võimaluse hoone jõe ja merendusalade ehitamisel, võttes arvesse nende maksimaalset võimsust (ümberarvestus). Lõppude lõpuks on meri ja värske vee tihedus erinevad ja laevad ning allveelaevad peavad arvesse võtma selle parameetri erinevusi jõgede suhu sisenemisel. Vale arvutus võib põhjustada katastroofi - laev luhtub ja selle tõstmise jaoks on vaja märkimisväärseid jõupingutusi.

Archimedese tegu on vajalik ja allveelaevanikud. Fakt on see, et merevee tihedus muudab selle väärtust sõltuvalt sukeldumise sügavusest. Tiheduse korrektne arvutus võimaldab allveelaual õigesti arvutada õhurõhk ruudu sees, mis mõjutab sukelduja manööverdusvõimet ja annab selle ohutu keelekümbluse ja tõus. Archimedesi seadust tuleks arvesse võtta ka süvamere puurimisega, suured puurplatvormid kaotavad kuni 50% nende kaalust, mis muudab need vähem kuluka sündmuse transpordiks ja kasutamiseks.

Rõhu sõltuvus vedelas või gaasist kehakümbluse sügavusest toob kaasa tõukejõu välimuse / või vastasel juhul teisiti arhiteeside jõud / mis tahes kehale, mis on sukeldatud vedelasse või gaasidesse.

Archimedeani tugevus on alati suunatud vastandlikult raskusastmega, nii et kehakaal vedelas või gaasis on alati väiksem kui selle keha mass vaakumis.

Archimedese suurust määrab Archimedesi seadusega.

Seadus nimetatakse iidse kreeka pärast teadlane Archimedes Elu 3. sajandil eKr.

Hüdrostaatika põhiseaduse avastus on antiikteaduse suurim vallutus. Tõenäoliselt te teate juba legendi sellest, kuidas Archimeda avas oma seaduse: "Ta kutsus teda kuningas Gieroni Syracuse'ks kord .... Ja mis juhtus edasi? ...

Archimedes'i seadus esmakordselt mainiti ravis "ujuvates asutustel". Archimedes kirjutas: "Kehad on raskemad kui sellesse vedelale langetatud vedelik langeb, kuni nad jõuavad nina endani, ja vedelik on kergem vedeliku massi koguse koguses, mis on võrdne sukeldava keha mahuga."

Teine valem Archimedeani võimsuse määratluse jaoks:

Huvitav on see, et Archimedesi jõud on , kui vedeliku sukeldatud keha on tihe, kõik aluse vajutatakse põhja.

Vedeliku (või gaasi) kestetud kehakaal

Kehakaalu vaakumis Po \u003d mg..
Kui keha on sukeldatud vedelatesse või gaasidesse,
et P \u003d po - fa \u003d ro - pz

Vedeliku või gaasi sukeldatud keha kaal väheneb kehale toimiva tõusujõudude ulatusega.

Või muidu:

Keha, mis on vedelasse või gaasis kastetud, kaotab oma kaalu nii palju kui kaalub vedeliku neile.

RAAMATURIIUL

Selgub

Vesi elava tiheduse tihedus on peaaegu mitte erinev vee tihedusest, nii et nad ei vaja vastupidavaid skelette!

Kalad reguleerivad sukeldumise sügavust, muutes selle keha keskmist tihedust. Selleks on neil vaja ainult muuta ujumismullide mahtu, vähendades või lihaseid lõõgastavaid.

Egiptuse kaldal on hämmastav Fugak kala. Oht ühtlustamine muudab Fagak kiiresti koguda vett. Samal ajal on kala söögitoruga toiduainete kiire lagunemine olulise hulga gaaside eraldamisega. Gaasid täidetakse mitte ainult söögitoru aktiivne õõnsus, vaid ka sellega kasvatatud pimedad. Selle tulemusena on Fagaki keha väga pumbatud ja vastavalt Archimedese seadusele ilmub see kiiresti reservuaari pinnale. Siin ta ujub, rippub kõht, kuni tema keha eristatavad gaasid ei hävita. Pärast seda vähendab raskujõudu see reservuaari allosas, kus see on kaetud alumise vetikate hulgas.

Tšiili (vesi pähkli) pärast õitsemist annab vee all raskeid puuvilju. Need puuviljad on nii rasked, et see võib tuua kogu taime põhja. Kuid sel ajal Chilim, kasvab sügava veega, lehtede lehtedel ilmub puhitus, andes talle vajaliku tõstejõudu ja see ei vajuta.