Як розрахувати архімедову силу

Як розрахувати архімедову силу

Сила Архімеда - виштовхувальна сила, що діє на тіло, яке занурене в рідину або газ повністю або частково завжди спрямована вертикально вгору і зменшує власну вагу тіла. Розрахувати її дуже просто - достатньо вирахувати вагу рідини, витісненої тілом. Він дорівнює вертикальній складовій сили Архімеда.

Вам знадобиться

  • аркуш паперу;
  • ручка;
  • лінійка або рулетка;
  • посудина з водою;
  • нитка.

Інструкція

1. Архімедова сила виникає через різність тисків води на рівні верхнього і нижнього зрізів тіла. На верхню частину тисне стовп води висотою h1 з силою, рівною вазі цього стовпа. На нижню частину діє сила, рівна вазі стовпа висотою h2. Ця висота визначається складанням h1 і висотою самого тіла. Відповідно до закону Паскаля, тиск в рідині або газі розподіляється рівномірно в усі сторони. У тому числі і вгору. Очевидно, що сила, що діє вгору, перевищує силу, що діє вниз. Але, слід врахувати, що береться до уваги лише вплив стовпа рідини. Від власної ваги тіла виштовхувальна сила не залежить. Ні матеріал, з якого зроблено тіло, ні його інші якості, крім розмірів при обчисленнях не використовуються. Розрахунок архімедової сили базується тільки на щільності рідини і геометричних розмірах зануреної частини.

2. Існує два способи, як розрахувати архімедову силу, що діє на тіло, занурене в рідину. Перший полягає у вимірюванні об 'єму тіла і обчисленні ваги рідини, що займає аналогічний об' єм. Для цього необхідно, щоб тіло мало правильну геометричну форму, тобто, було кубом, паралелепіпедом, кулею, напівсферою, конусом. Обсяг твердого тіла більш складної форми розрахувати дуже важко, тому для визначення сили Архімеда в цьому випадку існує більш практичний спосіб № 2. Але про нього дещо пізніше. Визначивши об 'єм занурюваного тіла, множимо його на щільність рідини і знаходимо величину виштовхувальної сили, що діє на це тіло в однорідному середовищі заданої щільності і на прискорення вільного падіння g (9,8 м/с2). Формула для визначення сили Архімеда виглядає так:F = ^ gV - питома щільність рідини; g - прискорення вільного падіння; V - об 'єм витісненої рідини. Як і будь - яка сила, вона вимірюється в Ньютонах (Н).

3. Другий спосіб базується на вимірюванні обсягу витісненої рідини. Він найбільш відповідає тому досвіду, який і привів Архімеда до відкриття свого закону. Цей спосіб дуже зручний і при обчисленні архімедової сили при частковому зануренні тіла. Для отримання необхідних даних досліджуване тіло підвішують на нитці і повільно опускають у рідину. Достатньо заміряти рівень рідини в судині до занурення тіла і після, помножити різницю рівнів на площу поверхні і знайти об 'єм витісненої рідини. Як і в першому випадку, множимо цей об 'єм на щільність рідини і g. Отримана величина і є силою Архімеда. Щоб одиницею вимірювання сили став Ньютон, слід об 'єм вимірювати в м3, а щільність - в кг/м3.