Глава 1. Закон Архимеда. Теоретические основы.

Почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе? Известно, что всякая жидкость давит на погруженное в неё тело со всех сторон: и сверху, и снизу, и с боков. Почему же на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, всегда направленная вверх?

Зависимость давления в жидкости или газов глубины приводит к возникновению выталкивающей силы, действующей на любое тело, погруженное в жидкость или газ.

Эту силу называют архимедовой силой.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело. Почему силы, действующие на боковые грани тела равны и уравновешивают друг друга? А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела неодинаковы?

Рассчитаем выталкивающую силу.

• F₁=p ₁S₁ , F₂=p ₂S₂, S₂=S₁=S,

• Fвыт =F₂-F₁= ρжgS(h₂-h₁)= ρжgSh

h- высота параллелепипеда

Sh =V – объём параллелепипеда

• ρж V=mж - масса жидкости в объёме параллелепипеда

Выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме погружённого в неё тела

Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести; поэтому вес тела при взвешивании в жидкости или газе оказывается меньше веса, измеренного в вакууме.

Глава 2.Условия плавания тел.

На тело, находящееся в жидкости или газе, в обычных земных условиях действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила.

Если сила тяжести по модулю больше архимедовой силы, то тело опускается вниз - тонет. Если модуль силы тяжести равен модулю архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии на любой глубине. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело поднимается вверх – всплывает. 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. Поэтому дерево всплывает в воде. 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.

Глава 3.Пенопласт в воде

Что произойдет, если в сосуд с водой положить кусочек дерева или пенопласта? Я проделал этот опыт и обнаружил, что пенопласт не тонет, а плавает на поверхности То же самое происходит с кусочком дерева. Это свойство дерева плавать на поверхности воды используется для построения плотов.

Глава 4.Пластилин в воде

А как будет вести себя пластилиновый шарик, если его опустить в сосуд с водой? Я выполнил этот эксперимент и обнаружил, что пластилин в отличие от пенопласта не плавает на поверхности, а тонет в воде. Почему дерево или пенопласт плавают, а пластилин не плавает в воде? Вы об этом задумывались?

Дело в том, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила Архимеда, направленная вверх. Она равна весу вытесненной жидкости. Если тело легче воды, то сила Архимеда больше силы тяжести и тело поднимается вверх, плавает на поверхности. Так происходит с деревом и пенопластом.

Пластилин тяжелее воды. Действующая на него сила тяжести больше выталкивающий силы Архимеда, поэтому пластилин идет на дно. Железный гвоздь тоже потонет, так как железо тяжелее воды.