Введение:
На любой объект, погружённый в воду, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Таким образом, вес объекта, погружённого в воду, будет отличаться от его веса в воздухе в меньшую сторону. Разница будет равна весу вытесненной воды.
Чем больше плотность среды — тем меньше вес. Именно поэтому погрузившись в воду, мы можем легко поднять другого человека.
Выталкивающая сила зависит от трёх факторов:
плотности жидкости или газа (p); ускорения свободного падения (g); объёма погружённой части тела (V).
На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость, действуют силы давления. Эти силы увеличиваются с глубиной погружения, и на нижнюю часть тела будет действовать со стороны жидкости большая сила, чем на верхнюю.
Равнодействующая всех сил давления, действующих на поверхность тела со стороны жидкости, называется выталкивающей силой или силой Архимеда. Истинная причина появления выталкивающей силы — наличие различного гидростатического давления в разных точках жидкости.
Определение архимедовой силы для жидкостей звучит так:
Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна по модулю весу вытесненной жидкости и противоположно ему направлена. Вода самое распространенное на Земле вещество. Ею заполнены океаны и моря, реки и озера, пары воды есть в воздухе. А в толще воды обитают жители подводного мира. Огромную роль в жизни этих организмов играет выталкивающая сила.
Условия плавания тел.
Всплывающее тело частично выступает над поверхностью жидкости; объем погруженной части плавающего тела таков, что вес вытесненной жидкости равен весу плавающего тела.
Архимедова сила больше силы тяжести, если плотность жидкости больше плотности погруженного в жидкость тела: ρt — плотность тела, ρs — плотность среды, в которую погрузили тело. Если
ρt = ρs — тело плавает в жидкости или газе,
ρt > ρs — тело тонет,
ρt < ρs — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
Поэтому дерево всплывает в воде, а железный гвоздь тонет.
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 значительно меньше плотности воды; поэтому оно не только не тонет, но и может принимать для перевозки большое количество грузов.
Для того чтобы ответить на вопрос, который указан в заголовке, проведём опыт.
Для опыта понадобится: мензурка, динамометр, масло, обычная вода, груз с верёвкой.
1. Разместим груз на верёвку и на динамометр
2. Измерим показатель динамометра в воде
3. Измерим значение динамометра в масле
4. Сравним полученные результаты.
В воде значение динамометра равно ≈ 0,7 Н
В масле значение динамометра равно ≈ 0,8 Н
В таблице представлены значения плотности жидкостей. ρводы > ρмасла
Показатель динамометра, когда тело находится в воде меньше чем в масле. Следовательно выталкивающая сила сильнее в воде, чем в масле. Из этого опыта можем сделать вывод, что сила Архимеда зависит от плотности жидкости.
