Архимедова сила

Архимедова сила

Почему в воде человека легко удержать на руках, а при выходе из воды он становится тяжёлым? 

Почему огромный железный корабль плывёт, а железный гвоздь тонет?

Почему пенопласт трудно удержать под водой?

Если тело находится в жидкости или газе, то на него действует сила, направленная противоположно силе земного притяжения, которая называется архимедовой силой.

Архимед (287-212 гг. до н.э.)

1. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет подниматься из жидкости — всплывать. В случае с газом это проявляется как поднятие вверх, например, наполненного гелием воздушного шарика.

2. Если архимедова сила равна силе тяжести, то их общая сила равна 0, и тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.

3. Если архимедова сила меньше силы тяжести, то тело будет опускаться на дно — тонуть.

Если тело полностью погружено в жидкость или находится в газе, то архимедова сила равна весу жидкости или газа в объёме, вытесненном телом.

Архимедова сила вычисляется по формуле: 

FA=ρжидкости⋅g⋅Vтела.

Почему?

P=mg, где m — масса жидкости, m=ρж⋅V, поэтому вес вытесненной жидкости равен P=ρж⋅V⋅g, архимедова сила равна этому весу.

Из формулы можно сделать выводы:  

1. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то архимедова сила больше веса тела, и тело всплывает (и после этого плавает на поверхности жидкости).
 

2. Если плотность тела равна плотности жидкости, то архимедова сила равна весу тела, и тело плавает внутри жидкости.
 

3. Если плотность тела больше плотности жидкости, то архимедова сила меньше веса тела — и тело тонет.

Корабли изготавливают из стали, но внутри них много воздуха, и поэтому общая плотность корабля меньше плотности воды. 

Подводная часть корабля занимает большой объём, она вытесняет так много воды, что подъёмная сила становится достаточно большой, чтобы корабль не тонул.

Длина корабля «Silver Shadow» — 186 метров, осадка — 6,12 метров. Общая масса корабля — 28 258 тонн.

Современная подводная лодка, которая может опускаться на глубину до 40 метров

Средняя плотность подводной лодки регулируется количеством воды в камерах: если они наполняются водой, то подводная лодка ныряет, а когда вода заменяется сжатым воздухом — лодка всплывает.