Статика и гидростатика

Сила Архимеда. Плавание тел

Пёрышкин «Физика 7», Мякишев «Физика 10»

◆

Что нужно помнить из 7–9 класса

база 7–9 класса

На тело в жидкости действует выталкивающая сила

F_A = \rho_{\text{ж}} g V_{\text{погр}}

, направленная вверх.

Короткое напоминание3

Плотность в формуле — жидкости, объём — погружённой части.

От глубины и формы тела сила Архимеда не зависит.

Тонет, если плотность тела больше плотности жидкости; всплывает, если меньше.

Подробно — в уроке ОГЭ

Сила Архимеда

Выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости и направлена вверх.

F_A = \rho_{\text{ж}} \, g \, V_{\text{погр}}

плотность жидкости, объём погружённой части

Откуда она берётся3

Давление растёт с глубиной, поэтому снизу на тело жидкость давит сильнее, чем сверху. Разность и есть архимедова сила.

От глубины она не зависит, пока тело целиком в жидкости: важна высота тела, а не глубина погружения.

От формы тела и его материала тоже не зависит — только объём.

Две ловушки в одной формуле. Плотность — жидкости, а не тела. Объём — погружённой части, а не всего тела.

⚗

Опыт в Физлабе

Архимед и гидростатика

Опыт с динамометром: меняй объём и плотность жидкости.

Открыть опыт

Условия плавания

Сравниваем силу тяжести и архимедову — или, что то же самое для сплошного тела, плотности.

\dfrac{V_{\text{погр}}}{V} = \dfrac{\rho_{\text{т}}}{\rho_{\text{ж}}}

для тела, плавающего на поверхности

Айсберг и корабль3

Лёд ( $900$ ) в воде ( $1000$ ): над поверхностью ровно десятая часть объёма.

Стальной корабль плавает, потому что внутри воздух: средняя плотность корпуса меньше плотности воды.

В солёной воде судно сидит выше, чем в речной, — отсюда грузовая марка на борту.

⚗

Опыт в Физлабе

Архимед в объёме

То же самое в трёх измерениях.

Открыть опыт

Кажущийся вес

Динамометр в жидкости показывает разность силы тяжести и архимедовой силы.

P = mg - F_A

так измеряют объём и плотность тела

Как из этого находят плотность3

Взвесили тело в воздухе и в воде — разность показаний равна $F_A$ .

Из $F_A$ находят объём тела, а зная массу, получают плотность.

Это классический способ определить состав тела, не разрушая его.

Разобранные примеры

Тело объёмом

0{,}002

м³ полностью погружено в воду. Найдите силу Архимеда.разбор

$F_A=\rho_{\text{ж}}gV_{\text{погр}}$ .
$F_A=1000\cdot10\cdot0{,}002=20$ Н.
В формуле плотность ЖИДКОСТИ, а не тела.

Ответ:

20

Тело плавает в воде, погрузившись на

\dfrac34

объёма. Найдите плотность тела.разбор

При плавании $F_A=mg$ : $\rho_{\text{ж}}gV_{\text{погр}}=\rho_{\text{т}}gV$ .
$\rho_{\text{т}}=\rho_{\text{ж}}\cdot\dfrac{V_{\text{погр}}}{V}=1000\cdot0{,}75$ .
$=750$ кг/м³.

Ответ:

750

кг/м³

Давление. Закон Паскаля. С…Импульс. Закон сохранения …