Выталкивающая сила.Сила Архимеда

Сила Архимеда

Выталкивающая сила.

Закон Архимеда.

Турсунова Чолпанай Алимжановна

Алматинское хореографическое училище им.А.Селезнева

Если внимательно присмотреться к окружающему миру, то можно открыть для себя множество событий, происходящих вокруг. Издревле человека окружает вода. Когда мы плаваем в ней, то наше тело выталкивает на поверхность какие-то силы.

Я давно задаю себе вопрос: «Почему тела плавают или тонут? Вода выталкивает предметы?»

И сегодня на уроке :

~~ узнаете причину возникновения выталкивающей силы;

~~ научитесь применять закон Архимеда при решении задач.

Открытие силы Архимеда)

Существует знаменитая легенда о том, как Архимед бежал по улице и кричал «Эврика!» Это как раз повествует об открытии им того, что выталкивающая сила воды равна по модулю весу вытесненной им воды, объем которой равен объему погруженного в нее тела. Это открытие названо законом Архимеда.

Из истории известно, что задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел.

Опыты, проведенные Архимедом, были описаны в сочинении «О плавающих телах», которое дошло до нас.

Седьмое предложение (теорема) этого сочинения сформулировано Архимедом следующим образом: тела более тяжелые, чем жидкость, опущенные в эту жидкость, будут опускаться пока не дойдут до самого низа, и в жидкости станут легче на величину веса жидкости в объеме, равном объему погруженного тела.

Интересно, что сила Архимеда равна нулю, когда погруженное в жидкость тело плотно, всем основанием прижато ко дну.

Открытие основного закона гидростатики - крупнейшее завоевание античной науки.

Формулировка и пояснения

Определение силы Архимеда

Небольшое ведерко и тело цилиндрической формы подвешиваем на пружине, закрепленной в штативе. Растяжение пружины отмечаем стрелкой на штативе, показывая вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляем стакан с отливной трубкой, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в жидкость. При этом часть жидкости, объём которой равен объёму тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Указатель пружины поднимается вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости. В данном случае на тело, наряду с силой тяжести, действует еще и сила, выталкивающая его из жидкости. Если в ведёрко налить жидкость из стакана (т.е. ту, которую вытеснило тело), то указатель пружины возвратится к своему начальному положению.

Данный опыт подтверждает, что архимедова сила равна весу жидкости в объёме тела.

FА, то тело тонет; 2. Если модуль силы тяжести равен модулю архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии внутри жидкости на любой глубине: Fтяж = FА, то тело плавает; 3. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет поднимается из жидкости – всплывать: Fтяж " width="640"

Условие плавания 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:

1. Если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело опускается вниз, то есть тонет: Fтяж FА, то тело тонет;

2. Если модуль силы тяжести равен модулю архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии внутри жидкости на любой глубине: Fтяж = FА, то тело плавает;

3. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет поднимается из жидкости – всплывать: Fтяж

Именно эти принципы соотношения силы тяжести и силы Архимеда применяются в судоходостронии.

Однако на воде держатся громадные речные и морские суда, изготовленные из стали, плотность которой почти в 8 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что из стали делают лишь сравнительно тонкий корпус судна, а большая часть его объема занята воздухом.

Среднее значение плотности судна при этом оказывается 10 значительно меньше плотности воды; поэтому оно не только не тонет, но и может принимать для перевозки большое количество грузов.

Суда, плавающие по рекам, озерам, морям и океанам, построены из разных материалов с различной плотностью. Корпус судов обычно делают из стальных листов. Все внутренние крепления, придающие судам прочность, также изготавливают из металлов.

Для постройки судов используют разные материалы, имеющие по сравнению с водой как большую, так и меньшую плотность.

Вес воды, вытесненной подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом

Проведение эксперимента

• Исследовать поведение сырого яйца в жидкостях разного рода.
• Задача: доказать, что значение выталкивающей силы зависит от плотности жидкости.
• Взяли одно сырое яйцо и жидкости разного рода :

-вода чистая;

- вода, насыщенная солью;

- подсолнечное масло.

Результаты опыта

• Сначала опустили сырое яйцо в чистую воду – яйцо утонуло - «пошло ко дну»
• Потом в стакан с чистой водой я добавил столовую ложку поваренной соли, в результате яйцо плавает .
• И наконец, опустили яйцо в стакан с подсолнечным маслом - яйцо опустилось на дно.

Вывод :

В первом случае плотность яйца больше плотности воды и поэтому яйцо утонуло.

Во втором случае плотность солёной воды больше плотности яйца, поэтому яйцо плавает в жидкости.

В третьем случае плотность яйца также больше плотности подсолнечного масла, поэтому яйцо утонуло.

Следовательно, чем больше плотность жидкости, тем сила тяжести меньше.

Заключение

• В процессе работы мы узнали для себя много нового и интересного. Круг наших познаний увеличился не только в области действия силы Архимеда, но и применении ее в жизни.
• Перед началом работы мы имели о ней далеко неподробное представление.
• При проведении опытов мы подтвердили экспериментально справедливость закона Архимеда и выяснили, что выталкивающая сила зависит от объема тела и плотности жидкости, чем больше плотность жидкости, тем архимедова сила больше.
• Результирующая сила, которая определяет поведение тела в жидкости, зависит от массы, объёма тела и плотности жидкости

Каждый из Вас может сделать удивительные открытия, и для этого не нужно обладать ни особенными знаниями, ни мощным оборудованием. Нужно лишь немного внимательней посмотреть на окружающий нас мир, быть чуть более независимым в своих суждениях, и открытия не заставят себя ждать. Нежелание большинства людей познавать окружающий мир оставляет большой простор любознательным в самых неожиданных местах.

Спасибо за внимание!