Закон Архимеда. Условие плавания тел

Код ОГЭ 1.22. Закон Архимеда. Формула для определения выталкивающей силы, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Условие плавания тел. Плавание судов и воздухоплавание

 Выталкивающая сила, действующая на тело со стороны жидкости и газа (общий случай).

Увеличение гидростатического давления по мере погружения в жидкость или газ является причиной возникновения выталкивающей силы: F_выт = F₁ – F₂.

Сила Архимеда – выталкивающая сила, действующая на тело со стороны жидкости (газа) в случаях, если:

• тело полностью погружено в жидкость (газ), при этом со всех сторон окружено жидкостью (газом);
• тело плавает на поверхности жидкости, частично погрузившись в неё.

F_A = p_жgV_пчт, где р_ж – плотность жидкости (газа), V_пчт – объём погружённой в жидкость части тела. Так как р_жV_пчт = m_ж– масса жидкости (газа), вытесненной телом, то V_выт = F_А = m_выт.жg = P_выт.ж

 Закон Архимеда: На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа), вытесненной телом. .

 Внимание! Выталкивающую силу не всегда удаётся рассчитать с помощью формулы F_А = р_жgV_пчт. Например, часть поверхности тела площадью S плотно соприкасается с дном сосуда. В этом случае выталкивающая сила будет равна F = p_жgV_т – F_дS, где F_д – сила гидростатического давления жидкости на уровне дна сосуда.

1. Если тело плотно прилегает ко дну, значит, под телом жидкости нет и нет силы давления, направленной вверх. Архимедова сила не действует, тело прижимается верхним слоем жидкости ко дну.
2. Если какая-то часть поверхности тела плотно прилегает ко дну, а под другой частью поверхности есть жидкость, то нужно провести расчёт выталкивающей силы для данного конкретного случая. Для этого нужно подсчитать силы давления, действующие на верхнюю поверхность тела, и те части нижней поверхности тела, под которыми находится слой жидкости.

 Условия плавания тел

1. Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила больше силы тяжести: F_выт > mg (р_{жидкости} > р_тела). Тело всплывает до тех пор, пока силы не уравновесятся за счёт уменьшения выталкивающей силы (уменьшается объём погружённой в жидкость части тела).
2. Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила равна силе тяжести: F_выт = mg (р_{жидкости} = р_тела). Тело плавает в любой точке жидкости (газа).
3. Тело целиком погружено в жидкость. Выталкивающая сила меньше силы тяжести: F_выт < mg (р_{жидкости} < р_тела). Тело тонет.

Конспект урока «Закон Архимеда. Условие плавания тел».

Следующая тема: «Механические колебания и волны. Звук».