Физика. Лекция 67.Плавание тел.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Мы с вами уже достаточно много решили задач (1 часть, 2 часть, 3 часть) на закон Архимеда, но пока что все задачи с которыми нам приходилось иметь дело такого типа: тело подвешено на динамометре, растягивает пружину динамометра или просто нить с какой-то силой и нужно что-то рассчитать. А вот если например мы отпустим это тело, то оно, как мы знаем, об этом кусочке пластилина, поскольку чтобы его поддерживать необходимо было прикладывать силу определенной величины. Если уровня такой силы не будет, то этот кусочек пластилина потонет, но с другой стороны вы прекрасно знаете, что другие тела, если на них никакая веревка не намотана, просто держится на поверхности воды, например, древесина. И тут возникает вопрос: когда же тело будет плавать, а когда тело будет тонуть? И вот об этом давайте сегодня поговорим подробно и математически строго и заодно познакомимся с некоторыми полезными фактами.

И так давайте представим, что тело, которое мы обычно подвешивали теперь у нас не подвешено и при этом находится в жидкости. Давайте подумаем какие тогда силы на него действуют? На него действует сила Архимеда и сила тяжести.

Давайте вспомним как вычисляются две эти силы...

А теперь давайте рассмотрим три разных ситуации...

первая ситуация, когда тело при погружении в воду тонет.

вторая ситуация, когда при погружении в воду тело плавает в толще воды при этом не всплывает и не тонет.

третья ситуация, когда при погружении в воду тело всплывает на поверхности жидкости.

Давайте запишем словами то, что мы сформулировали в видеоролике выше.

Объем погруженной части тела во столько раз меньше объема самого тела, во сколько раз плотность тела меньше плотности жидкости, на поверхности которой тело плавает. Теперь давайте рассмотрим несколько примеров...

Первый пример. Возьмем кусок сухой древесины...

Второй пример. Возьмем кусок пенопласта...

И третий пример, который имеет самое большое практическое значение и даже можно сказать имеющий еще и историческое значение...лед

То что мы разобрали выше в трех видеороликах, давайте теперь посмотрим наглядно.

А теперь давайте жидкость в виде воды поменяем на другую жидкость и посмотрим, что будет...и что если мы будем брать одно и то же тело, например деревяшку, которая примерно на половину погружается в воду и будем менять не тела, а жидкости в которые мы окунаем эти тела. Например, если ту же деревяшку мы погрузим в керосин, что будет с ней? Она всплывет? Да, всплывет! При том, что плотность дерева 400, а керосина 800 г/см. кубический. Деревяшка при этом будет плавать, но она будет более погружена в толщу керосина. А если, мы эту деревяшку положим в ртуть, то она будет вести себя как пенопласт на воде. Если пенопласт положить в ртуть, то он целиком будет плавать на поверхности. Кстати, давайте вспомним о том, что кто-нибудь был из вас на Мертвом море? И так соленая вода имеет плотность значительно больше, чем пресная вода. Поэтому, когда мы плаваем в морской соленой воде, то нам легче плавать, так как это вода нас сильнее выталкивает на поверхность, а пресной воде мы плаваем не на столько уверенно, некоторые даже вообще не умеют плавать. Кстати, еще один интересный факт...человек в некоторой степени подобен рыбе. Он способен регулировать свою плотность тоже. Если мы набрали воздуха в легкие, то наша средняя плотность стала меньше, поэтому мы стараемся, чтобы удержаться на поверхности воды побольше вдохнуть воздуха, но если мы специально выдохнем воздух и присядем, то при этом мы останемся под водой. Нас не будет поднимать на поверхность и даже можно полежать на дне, потому что наша плотность станет немного больше. Но сейчас хотелось бы поговорить о другом...и так смотрите, что мы получили. Если мы одно и то же тело будем погружать в разные жидкости, то объем погруженной части тела в разных жидкостях будет разным. Скажите, а можно ли использовать этот факт для измерения плотности жидкости? Конечно! И этот факт используется в устройстве, которое называется ареометром.

Ареометр - это прибор для измерения плотности жидкости.

Мы его уже видели ранее, но сейчас мы поговорим о нем подробнее.

Такие ареометры могут использоваться и для измерения жидкостей менее плотных, чем вода, например раствор спирта. Оказывается, что плотность молока зависит от того сколько процентов жира находится в молоке. Такие ареометры называются лактометры. Те ареометры, которые используются для определения крепости спиртных напитков называются спиртометры. Так что ареометры - это достаточно распространенные устройства.

И в заключении хочется вам показать мощь физической науки, которая может восприниматься как чудо...но физика, есть физика и никакого чуда в этом опыте нет...смотрим...

Подробнее почитать об устройстве картезианского водолаза можно по ссылке

На этом мы эту лекцию закончим

Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.