Сила архімеда – Архимедова сила – что это значит? 🚩 архимедова сила зависит от 🚩 Естественные науки

Закон Архімеда — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Рівновага тіла, що плаває на поверхні рідини Поведінка тіла частково зануреного у рідину

Закон Архімеда (англ. Archimed's law; нім. Archimedisches Prinzip n) — основний закон гідростатики та аеростатики, згідно з яким на будь-яке тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витисненої даним тілом рідини (газу) і за напрямом протилежна їй і прикладена у центрі мас витісненого об'єму рідини (газу). Згідно із законом Архімеда вага всякого тіла в повітрі менша за вагу його в пустоті на величину, рівновазі витісненого повітря.

Відкрив закон видатний давньогрецький математик і механік Архімед.

Якщо сила тяжіння тіла G більша виштовхувальної (Архімедової) сили Р, тобто G > P, то тіло тоне. Якщо G = P, то тіло знаходиться в спокої на тій глибині, на яку воно занурено(плаває). Якщо G< P, то тіло спливає, причому спливання припиниться тоді, коли виштовхувальна сила дорівнюватиме силі тяжіння тіла. Сила тяжіння рідини в об'ємі рівному об'єму зануреної в неї частини тіла називається водовантажністю, а центр ваги цього об'єму — центром водовантажності.

Формула ваги витісненої рідини

P=ρgV{\displaystyle P=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ{\displaystyle \rho } — густина рідини (газу), V — витіснений об'єм.

Формула сили Архімеда

F=ρgV{\displaystyle F=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ

uk.wikipedia.org

Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда

Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда

Відкритий урок з фізики 7 клас (нова програма)

Розробив:

учитель Сахновецької ЗОШ І-ІІІ ст.

Ізяславського району

Хмельницької області

Лисай Олександр Дмитрович

Скажи мені – і я забуду, покажи мені – і я запам'ятаю, дай мені зробити самому – і я навчуся.

Давньокитайська мудрість.

Тема: «Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда»

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

Форма уроку: урок – дослідження

Мета: сформувати поняття про архімедову силу, ознайомити учнів з законом Архімеда. З’ясувати причини виникнення виштовхувальної сили у рідинах і газах. Пояснити природу її походження. Формувати вміння застосовувати закон Архімеда під час розв’язування типових задач; показати практичне застосування закону Архімеда. Розвивати мислення, вміння будувати алгоритми дій, необхідних для досягнення потрібного результату; активізувати самостійність мислення учнів; розвивати пізнавальну активність, кмітливість, спостережливість. Виховувати бажання вивчати фізику.

Технічні засоби: комп`ютер, мультимедійний проектор, екран.

Обладнання: посудина з водою, солоною водою й олією, мензурка, алюмінієвий і мідний циліндри однакового об'єму, але різної маси з набору тіл для калориметра, тіла різного об'єму, але однакової маси, шматок пластиліну, нитка, відро Архімеда.

Заплановані результати уроку

Учні мають:

- зрозуміти зміст закону Архімеда й архімедової сили; уміти обчислювати архімедову силу;

- оволодіти досвідом вирішення проблем і досвідом евристичної діяльності при розв'язку якісних фізичних задач по даній темі;

- оволодіти досвідом дослідницької діяльності в процесі самостійного вивчення залежності сили Архімеда від об'єму тіла й густини рідини під час роботи в групах;

- навчитися використовувати для пізнання навколишнього світу різні методи: спостереження, дослід, експеримент;

- навчится проводити спостереження, виконувати досліди, обробляти результати дослідів, представляти результати вимірів за допомогою таблиць, виявляти залежності між фізичними величинами, пояснювати отримані результати й робити висновки;

- навчитися застосовувати теоретичні знання по фізиці на практиці при розв'язувані фізичних задач;

Формування ключових компетентностей:

  • Математична грамотність.

  • Компетентності в природничих науках і технологіях.

  • Уміння навчатися впродовж життя.

  • Екологічна грамотність і здорове життя.

Використовувана технологія: технологія дослідницької діяльності.

Хід уроку

  1. Організаційний етап.

Мобілізація й позитивний настрой учнів на початку уроку.

  1. Актуалізація опорних знань (фронтальне опитування)

1) Що таке маса, об'єм, сила, густина, тиск, вага тіла?

2) Як позначаються ці фізичні величини.

3) Назвати одиниці виміру цих фізичних величин у системі СІ.

4) Написати формули для обчислення ваги тіла та густини.

5) Що таке атмосферний тиск?

6) Як називається прилад для вимірювання атмосферного тиску?

  1. Етап постановки цілей і завдань уроку (проблема – формулювання завдання)

Учитель.

На екрані за допомогою мультимедійного проектора виводиться зображення. (Додаток 1)

1) Чому собака-водолаз легко перетягує потопаючого у воді, однак на березі не може зрушити його з місця? ( відповіді учнів)

2) «Іхтіандр простягає руки нагору й хапає альбатроса за ноги. Переляканий птах розкриває свої потужні крила й піднімається, витягаючи з води Іхтіандра. Але в повітрі Іхтіандр і альбатрос падають на хвилю...» (А.Р.Бєляєв. Людина-Амфібія). Чому альбатрос упав у воду? (На екрані додаток 2)

Учні. Пропонують різні варіанти відповідей.

Учитель.

Чи знайшли ви відповіді на поставлені запитання?

Чому не всі змогли виконати завдання? Де виникали труднощі?

Як бачимо, тих знань, що ви засвоїли на попередніх уроках, замало для того, щоб повно й коректно відповісти на поставлені запитання. Таким чином, ми зустрічаємося з необхідністю поповнення багажу наших знань про деяку силу (що виштовхує) і закони, що її описують.

Для того щоб ми могли повноцінно плідно працювати, нам необхідно сформулювати мету нашого сьогоднішнього уроку. Будь ласка… (учні за бажанням, з допомогою учителя, формулюють мету уроку)

Учень. Наша мета полягає в з'ясуванні причини виникнення сили, що діє на тіло в рідині, її якісному й кількісному описі, а також у з'ясуванні області застосування отриманих знань і вмінь на практиці.

Учитель.

Поставте для себе особисту мету (запишіть її у зошиті на полях)

Отже, мета визначена. Тепер необхідно поставити перед собою ряд завдань, розв'язок яких приведе нас до реалізації поставленої мети. Хто спробує сформулювати їх?

Учні.

1) Досліджувати дію рідини на занурене в неї тіло.

2) Описати силу, що діє на тіло в рідині, встановити від чого залежить ця сила.

3) Кількісно описати силу, що діє на тіло в рідині (формула).

4) Навчитися застосовувати отримані знання на практиці.

IV. Пояснення нової теми (із записами основних моментів у зошиті)

(«Відкриття» дітьми нового знання).

Фронтальний експеримент:

Задача№1: дослідження дії рідини на занурене в неї тіло.

Учитель.

Спробуємо розібратися в першому завдані, яке ми поставили перед собою: Дослідити дію рідини на занурене в неї тіло.

У чому ми повинні переконатися? (у воді тіло легше, чим у повітрі)

Як це зробити? (Можуть бути різні відповіді, усі гіпотези записуються на дошці)

Складаємо алгоритм дій:

  1. Визначимо вагу даного тіла в повітрі – .

  2. Визначимо вагу цього тіла у воді – .

  3. Зрівняєте результати й зробіть висновок: Вага тіла у воді менша від ваги тіла в повітрі.

  4. Чому вага тіла у воді менша ваги в повітрі? (на тіло у воді діє сила)

  5. Куди спрямована ця сила?

  6. А чи знаєте ви, хто вперше досліджував дію сили на тіло, занурене в рідину? (на екрані демонструється відеофрагмент «Легенда про Архімеда») Додаток 4.

  7. Як називається ця сила?

  8. Яку інформацію ми повинні записати для поповнення багажу наших знань?

Існує – архімедова сила, на честь давньогрецького вченого Архімеда, який вперше вказав на її існування й розрахував її значення.

Учні виконують малюнок, записують результати експерименту.

FА = P1 P2,

  1. Проміжний підсумок: Отже ми розібралися з першим поставленим перед собою завданням: Дослідили дію рідини на занурене в неї тіло

ВИСНОВОК: на тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує це тіло з рідини.

Учитель пропонує деякі факти із життя Архімеда (На проекційному екрані демонструють портрет Архімеда. Додаток 4. Одночасно на тлі музичного супроводу учитель розповідає про вченого.)

«Легенда про Архімеда»

Існує легенда про те, як Архімед прийшов до відкриття, що сила, що виштовхує, дорівнює вазі рідини в об'ємі тіла. Він міркував над завданням, заданим йому сіракузьким царем Гієроном (250 років до н.е.).

Цар Гієрон доручив йому перевірити чесність майстра, що виготовив золоту корону. Хоча корона важила стільки, скільки й було відпущено на неї золота, цар запідозрив, що вона виготовлена зі сплаву золота з іншими, більш дешевими металами. Архімеду було доручено довідатися, не ламаючи корони, є в ній домішка чи ні.

Вірогідно невідомо, яким методом користувався Архімед, але можна припустити наступне. Спочатку він знайшов, що шматок чистого золота в 19,3 рази важчий такого ж об'єму води. Інакше кажучи, густина золота в 19,3 рази більша за густину води.

Архімеду треба було знайти густину речовини корони. Якщо ця густина виявилася б більшою густини води не в 19,3 рази, а в менше число раз, то корона була виготовлена не із чистого золота.

Зважити корону було завдання легке, але як знайти її об'єм? От що бентежило Архімеда, адже корона була дуже складної форми. Багато днів мучило Архімеда це завдання. І от одного разу, коли він, перебуваючи в лазні, стрибнув у наповнену водою ванну, його раптово осінила думка, що дала розв'язок задачі. Радісний і збуджений своїм відкриттям, Архімед закричав: «Эврика! Эврика!», що значить: «Знайшов! Знайшов!».

Архімед зважив корону спочатку в повітрі, потім у воді. За різницею у вазі він розрахував силу, що виштовхує, рівну вагу води в об'ємі корони. Визначивши потім об'єм корони, він зміг уже обчислити її густину, а знаючи густину, можна дати відповідь на запитання царя: чи немає домішок дешевих металів у золотій короні?

Легенда говорить, що густина речовини корони виявилася меншою густини чистого золота. Тим самим майстер був викритий в обмані, а наука збагатилася чудовим відкриттям.

Історики розповідають, що завдання по золотій короні спонукало Архімеда зайнятися питанням про плавання тіл. Результатом цього була поява чудового твору «Про плаваючі тіла», який дійшов і до нас.

Учитель. Отже які наші подальші дії?

Учні. Спробуємо розв'язати друге завдання, поставлене перед собою: Завдання №2: встановимо, від чого залежить сила, що виштовхує, і від чого не залежить.

Робота в групах

Учитель: У мене на столі різні тіла й рідини. Що ми можемо припустити?

Учні: Ми можемо припустити, що виштовхувальна сила, залежить: від маси тіла, густини тіла, об'єму тіла, густини рідини і т.д. (записуємо на дошці)

Учитель: А чи є ваші гіпотези вірними?

Учні: Ми не знаємо. Потрібно перевірити на досліді.

Учитель: Як це швидше й вірніше зробити?

Учні: розділимося на групи, одна група перевірить чи залежить виштовхувальна сила від густини тіла, друга група – від густини рідини і т.д.

Виконання експериментального завдання (зробити звіт, оформити його у вигляді таблиці, повідомити висновок)

Група 1. Обладнання: посудина з водою, динамометр, алюмінієвий і мідний циліндри однакового об'єму, але різної маси з набору тіл для калориметра, нитка.

  1. Визначите архімедові сили, що діють па перше й друге тіла.

  2. Порівняйте архімедові сили, що діють на тіла різної маси.

  3. Зробіть висновок про залежність архімедової сили від маси тіла.

Група 2. Обладнання: посудина з водою, тіла різного об'єму, але однакової маси, динамометр, нитка.

  1. Визначите архімедову силу, що діє на кожне з тіл.

  2. Порівняйте ці сили.

  3. Зробіть висновок про залежність архімедової сили від об'єму тіла.

Група 3. Обладнання: динамометр, нитка, посудини із прісною водою, солоною водою й олією, алюмінієвий циліндр.

  1. Визначите архімедові сили, що діють на тіло у воді, прісні і солонї, і у маслі.

  2. Що можна сказати про архімедові сили, що діють на тіло в різних рідинах?

  3. Встановіть залежність архімедової сили від роду рідини.

Група 4. Обладнання: мензурка з водою, алюмінієвий циліндр, нитка, динамометр.

  1. Визначите архімедові сили, що діють на тіло на глибині h1 і на глибині h2 >h1.

  2. Зробіть висновок про залежність архімедової сили від глибини занурення тіла.

Група 5. Обладнання: шматочок пластиліну, посудина з водою, нитка, динамометр.

  1. Надайте шматочку пластиліну форму кулі, куба, циліндра.

  2. По черзі опускаючи кожну фігурку у воду, за допомогою динамометра визначите архімедову силу, що діє на неї.

  3. Зрівняєте ці сили й зробіть висновок про залежність архімедової сили від форми тіла.

(Виконавши завдання, групи звітують про результати своєї роботи й повідомляють свої висновки. Результати записуються у вигляді таблиці.

Архімедова сила

Залежить

Не залежить

Від маси тіла

Від форми тіла

Від об'єму тіла

Від густини рідини

Від глибини занурення тіла

2. Проміжний підсумок: Ми розв'язали друге поставлене перед собою завдання: встановили, від чого залежить виштовхувальна сила і від чого вона не залежить.

ВИСНОВОК: архімедова сила залежить від густини рідини й об'єму тіла, не залежить від маси й форми тіла, глибини занурення тіла.

Учитель. Які наші подальші дії?

Учні. Спробуємо розв'язати третє завдання, поставлене перед нами:

Завдання №3: кількісно опишемо силу, що діє на тіло в рідині (формула).

Учитель. Пропоную вам кількісно описати силу Архімеда після проведення досліду:

Демонстрація досліду із відром Архімеда (Опускаємо тіло відомого об’єму у відро Архімед, знаходимо об’єм рідини витиснутий тілом)

Учні. Роблять висновок: виштовхувальна сила дорівнює вазі витиснутої рідини, що дорівнює об'ємові зануреного в неї тіла.

Учитель: як можна розгорнути цю формулу?

Учні:, тому що,

отже

3. Проміжний підсумок: Ми розв'язали третє поставлене перед собою завдання: одержали кількісну залежність архімедової сили від густини рідини й об'єму тіла (формулу)

Учитель. Які наші подальші дії?

Учні. Спробуємо розв'язати четверте завдання, поставлене перед собою:

Завдання №4: навчимося застосовувати отримані знання на практиці.

Учитель: Перш ніж ми будемо застосовувати отримані знання до розв'язування задач, давайте повторимо вивчений матеріал

  1. Якими способами можна розрахувати виштовхувальну силу, що діє на тіло, занурене в рідину?

  2. Від чого залежить архімедова сила?

  3. За якою формулою можна розрахувати архімедову силу?

    1. Закріплення нового матеріалу

Учитель: Переходимо до наступного етапу нашого уроку – навчимося застосовувати отримані знання для розв'язування задач.

Тестові завдання (на екрані демонструються тестові завдання)

1. Вага картоплини в повітрі дорівнює 3,5 Н, а у воді 0,5 Н. Чому дорівнює архімедова сила?

А) 4 Н; Б) 0,3 Н; В) 3 Н; Г) 2,7 Н.

2. Залізну і дерев'яну кулі рівних об'ємів кинули у воду. Чи рівні виштовхувальні сили, що діють на ці кулі?

А) На залізну кулю діє більша виштовхувальна сила;

Б) Більша виштовхувальна сила діє на дерев'яну кулю;

В) На обидві кулі діють однакові виштовхувальні сили.

3. До пружинного динамометра підвішене металеве тіло. У якому випадку показання динамометра будуть більшими: якщо тіло занурити у воду або в гас?

А) Більше у воді;

Б) Більше в гасі;

В) Однакові.

Якісні завдання

Завдання 1. На яку з опущених у воду сталевих куль діє найбільша виштовхувальна сила?

Завдання 2. Однакового об'єму тіла - скляне й сталеве - опущені у воду. Чи однакові виштовхувальні сили діють на них?

Завдання 3.Чи однакові виштовхувальні сили будуть діяти на дане тіло в рідині при зануренні його на різну глибину?

VI. Рефлексія

Учитель: Наш урок підходить до логічного завершення. Підведемо підсумки уроку.

  1. Що нового ви дізналися, зрозуміли?

  2. Що навчилися робити?

  3. Що сподобалося найбільше на уроці?

  4. Які труднощі виникали? І чому?

  5. Чи досягнули поставленої мети?

(Проводиться порівняння із запропонованими на початку уроку гіпотезами.)

Учитель. Тепер ви зможете мені пояснити, чому альбатрос з Іхтіандром впав у воду, чому собака-водолаз легко може тягти людину по воді, але тільки до берега.

Учні. Вага людини на березі збільшується.

Учитель. А маса?

Учні. Залишилася сталою.

Учитель. У якій воді легше навчитися плавати – у річковий або морський?

Учні. У морський, у ній виштовхувальна сила більша.

Учитель: Сьогодні на уроці ви одержали додатковий життєвий досвід. Сподіваюся, що знання й уміння, отримані на уроці, допоможуть вам краще орієнтуватися в навколишньому світі, а фізичні явища стануть для вас більш зрозумілими й привабливими.

VII. Домашнє завдання:

Підручник: опрацювати параграф, знати відповіді на запитання після параграфа.

Творче завдання: проведіть досвід, перевірте, як поводиться яйце у воді й розчині солі.

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

vseosvita.ua

Закон Архімеда

Закон Архімеда — закон статика рідин та газів, згідно з яким на всяке тіло, занурене в рідину (або газ), що діє з боку рідини (або газу) виштовхуюча сила, рівна вазі витісненої тілом рідини (газу) і спрямована по вертикалі вгору.

Цей закон був відкритий давньогрецьким ученим Архімедом в III ст. до н. е. Свої дослідження Архімед описав у трактаті «Про плаваючих тілах», який вважається одним з останніх його наукових праць.

Нижче наведено висновки, що випливають з закону Архімеда.

Дія рідини і газу на занурене в них тіло.

Якщо занурити у воду м’ячик, наповнений повітрям, і відпустити його, то він спливе. Те ж саме станеться з тріскою, з пробкою і багатьма іншими тілами. Яка ж сила змушує їх спливати?

На тіло, занурене у воду, з усіх сторін діють сили тиску води (рис. а). У кожній точці тіла ці сили спрямовані перпендикулярно його поверхні. Якщо б всі ці сили були однакові, тіло відчувало б лише всебічне стискання. Але на різних глибинах гідростатичний тиск по-різному: воно зростає із збільшенням глибини. Тому сили тиску, прикладені до нижніх ділянках тіла, виявляються більше сил тиску, діючих іа тіло зверху.

Якщо замінити всі сили тиску, додані до занурений у воду тіла, однією (результуючої або рівнодіючої) силою, що надає на тіло те ж дію, що і всі ці окремі сили разом, то результуюча сила буде направлена вгору. Це і змушує тіло спливати. Ця сила називається силою виштовхує, або до архімедового силою (за ім’ям Архімеда, який вперше вказав на її існування і встановив, від чого вона залежить). На малюнку б вона позначена як FA.

Архімедового (виштовхувальна) сила діє на тіло не тільки у воді, але і в будь-який інший рідини, т. к. у будь-якій рідині існує гідростатичний тиск, різний на різних глибинах. Ця сила діє в газах, завдяки чому літають повітряні кулі та дирижаблі.

Завдяки виштовхувальної сили вага будь-якого тіла, що знаходиться у воді (або в будь-якої іншої рідини), виявляється менше, ніж у повітрі, а в повітрі менше, ніж у безповітряному просторі. У цьому легко переконатися, зваживши гирю з допомогою навчального пружинного динамометра спочатку в повітрі, а потім опустивши її в посудину з водою.

Зменшення ваги відбувається і при перенесення тіла з вакууму в повітря (або який-небудь інший газ).

Якщо вага тіла у вакуумі (наприклад, в посудині, з якої відкачано повітря) дорівнює P0, то його вага у повітрі дорівнює:

де FA — архімедового сила, що діє на дане тіло в повітрі. Для більшості тіл ця сила мізерно мала і нею можна знехтувати, тобто можна вважати, що Рвозд.=P0=mg.

Вага тіла в рідині зменшується значно сильніше, ніж у повітрі. Якщо вага тіла в повітрі Рвозд.=P0, то вага тіла в рідині дорівнює Ржидк = Р0 — FA. Тут FA — архімедового сила, діюча в рідині. Звідси випливає, що

Тому щоб знайти архимедову силу, що діє на тіло в будь-якої рідини, потрібно зважити тіло в повітрі і в рідині. Різниця отриманих значень і буде до архімедового (виштовхує) силою.

Іншими словами, враховуючи формулу (1.32), можна сказати:

Виштовхувальна сила, що діє на занурене в рідину тіло, дорівнює вазі рідини, витісненої цим тілом.

Визначити архимедову силу можна також теоретично. Для цього припустимо, що тіло, занурене в рідину, складається з тієї ж рідини, в яку воно занурене. Ми маємо право припустити, так як сили тиску, що діють на тіло, занурене в рідину, не залежать від речовини, з якого воно зроблене. Тоді прикладена до такого тіла архімедового сила FA буде врівноважена діючої вниз силою тяжіння мз (де мз — маса рідини в об’ємі даного тіла):

Але сила тяжіння дорівнює вазі витісненої рідини Рж. Таким чином.

Враховуючи, що маса рідини дорівнює добутку її щільності рж на обсяг, формулу (1.33) можна записати у вигляді:

де Vж — об’єм витісненої рідини. Цей обсяг дорівнює обсягу тієї частини тіла, яка занурена в рідину. Якщо тіло занурене в рідину повністю, то він збігається з обсягом V всього тіла; якщо ж тіло занурене в рідину частково, то обсяг Vж витісненої рідини менше обсягу V тіла (рис. 1.39).

Формула (1.33) справедлива і для до архімедового сили, що діє в газі. Тільки в цьому випадку в неї слід підставляти щільність газу та обсяг витісненого газу, а не рідини.

З урахуванням вищевикладеного закон Архімеда можна сформулювати так:

На всяке тіло, занурене в покояться рідина (або газ), що діє з боку рідини (або газу) виштовхуюча сила, рівна добутку щільності рідини (або газу), прискорення вільного падіння та обсягу тієї частини тіла, яка занурена в рідину (або газ).

« Тиск спочиваючої рідини на дно і стінки посудини Момент сили »

moyaosvita.com.ua

Закон Архімеда. Умови плавання тіл

Закон Архімеда. Умови плавання тіл

На тіло, занурене в рідину, крім сили тяжіння, діє виштовхувальна сила — сила Архімеда. Рідина тисне на всі грані тіла, але тиск цей неоднаковий. Адже нижня грань тіла занурена у рідину більше, ніж верхня, а тиск з глибиною зростає. Тобто сила, яка діє на нижню грань тіла, буде більшою, ніж сила, яка діє на верхню грань. Через це виникає сила, яка намагається виштовхнути тіло з рідини.

Значення архімедової сили залежить від густини рідини та об’єму тієї частини тіла, яка знаходиться безпосередньо в рідині. Сила Архімеда діє не тільки в рідинах, а й у газах.

Закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі тіла. Для того щоб розрахувати силу Архімеда, необхідно перемножити густину рідини, об’єм частини тіла, яка занурена в рідину, і сталу величину g.

На тіло, яке знаходиться всередині рідини, діють дві сили: сила тяжіння і сила Архімеда. Під дією цих сил тіло може рухатися. Існує три умови плавання тіл:

  • якщо сила тяжіння більша від архімедової сили, тіло буде тонути, опускатися на дно.

  • якщо сила тяжіння дорівнює силі Архімеда, то тіло може знаходитися в рівновазі у будь-якій точці рідини, тіло плаває всередині рідини.

  • якщо сила тяжіння менша від архімедової сили, тіло буде спливати, підніматися вгору.

Ці умови можна записати для густини рідини та тіла:

  • якщо густина тіла більша від густини рідини, тіло буде тонути, опускатися на дно.

  • якщо густина тіла дорівнює густині рідини, то тіло може знаходитися і рівновазі у будь-якій точці рідини, тіло плаває всередині рідини.

  • якщо густина тіла менша від густини рідини, тіло буде спливати, підніматися угору.

Кит, хоча і живе у воді, але дихає легенями. Незважаючи на наявність легенів, кит не проживе і години, якщо випадково опиниться на суші. Сила тяжіння, що діє на кита, досягає 90 000–100 0000 ньютонів. У воді ця сила урівноважується виштовхувальною силою, а на суші у кита під дією такої величезної сили стискаються кровоносні судини, припиняється дихання, і він гине.

Закон Архімеда використовують і для повітроплавання. Уперше повітряну кулю в 1783 році створили брати Монгольф’є. У 1852 році француз Жиффар створив дирижабль — керований аеростат з повітряним рулем та гвинтом.

shkolyar.in.ua

WikiZero - Закон Архімеда

open wikipedia design.

Рівновага тіла, що плаває на поверхні рідини Поведінка тіла частково зануреного у рідину

Закон Архімеда (англ. Archimed's law; нім. Archimedisches Prinzip n) — основний закон гідростатики та аеростатики, згідно з яким на будь-яке тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витисненої даним тілом рідини (газу) і за напрямом протилежна їй і прикладена у центрі мас витісненого об'єму рідини (газу). Згідно із законом Архімеда вага всякого тіла в повітрі менша за вагу його в пустоті на величину, рівновазі витісненого повітря.

Відкрив закон видатний давньогрецький математик і механік Архімед.

Якщо сила тяжіння тіла G більша виштовхувальної (Архімедової) сили Р, тобто G > P, то тіло тоне. Якщо G = P, то тіло знаходиться в спокої на тій глибині, на яку воно занурено(плаває). Якщо G< P, то тіло спливає, причому спливання припиниться тоді, коли виштовхувальна сила дорівнюватиме силі тяжіння тіла. Сила тяжіння рідини в об'ємі рівному об'єму зануреної в неї частини тіла називається водовантажністю, а центр ваги цього об'єму — центром водовантажності.

Формула ваги витісненої рідини

P=ρgV{\displaystyle P=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ{\displaystyle \rho } — густина рідини (газу), V — витіснений об'єм.

Формула сили Архімеда

F=ρgV{\displaystyle F=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ{\displaystyle \rho } — густина рідини (газу), V — витіснений об'єм. Легко запам'ятати цю формулу за допомогою легенди, що Архімед любив вино РоЖеВе, де Ро= ρ{\displaystyle \rho } ; Же = g; Ве= V .

Цей закон також допомагає пояснити поведінку тіла частково зануреного у рідину (плаваюче тіло). Тіло, частково занурене у рідину має центр ваги (SC) і центр плавучості (SW). При зміні кута нахилу центр плавучості переміщається і тіло може повернутися у вихідне положення (стабільний стан) або відхилятись повністю (нестійкий стан). Чи буде тіло стійким чи ні, визначає положення метацентру(MC) (див. рис.).

Метацентр  — точка перетину осі плавання і вертикальної лінії дії виштовхуючої сили. Вісь плавання  — вісь нормальна до площини плавання і проходить через центр тяжіння судна у вихідному його положенні. При невеликих відхиленнях кута положення тіла розміщення метецентру не залежить від кута. Якщо метацентр знаходиться вище від центру ваги тіла, то під впливом пари сил, що виникає, тіло повертається до вихідного стану. Якщо ж метацентр буде знаходитись нижче центру ваги тіла, тіло продовжить відхилятись від стану рівноваги, іншими словами, втратить стійкість. Відрізок від метацентру до центру ваги називається метацентричною висотою. Такі розрахунки проводяться, наприклад, при проектуванні суден. Судна повинні бути сконструйовані таким чином, щоб вони були якнайстійкішими.

www.wikizero.com

АРХІМЕДОВА СИЛА. ЛЕГЕНДА ПРО АРХІМЕДА


“АРХІМЕДОВА СИЛА”. ЛЕГЕНДА ПРО АРХІМЕДА

Театралізований урок

Мета. Поглибити та закріпити знання учнів про закон Архімеда та Архімедову силу; розвивати логічне мислення, виховувати інтерес до фізики шляхом активації пізнавальної діяльності.

Тип уроку. Урок засвоєння та систематизації знань.

Обладнання. Відливна посудина з водою, картоплина, циліндр з набору калориметричних тіл, прилад “Відерце Архімеда”, динамометр.

Методичні поради. Урок розпочинається у формі вистави, для якої потрібно підготувати декорації: трон (2 оздоблені крісла), учасники (одягнуті в білий одяг на зразок грецьких хітонів), вартові біля царя (тримають в руках опахала на довгих ручках), ванна для Архімеда (об лаштована на двох кріслах, повернутих спинками до глядачів і закритих великим аркушем картону чи цупкою паперу з написом “ванна”), велику посудину з водою (поставити у “ванну” так, щоб глядачі її не бачили), халат і рушник для банщика, магнітофон з музичними записами.

Хід

уроку

І. Театралізована вистава “Легенда про Архімеда” (мал. 1)

Мал. 1.

Частина перша

(Під музику у зал заходять цариця, жриця, Архімед, танцівниці, придворні, вартові. Цариця сідає на трон. Під музику танцівниці виконують танець.

Раптом музика замовкає. Усі встають і, аплодуючи, вітають царя, який входить у зал.)

Цар. Сьогодні у нас великий день! Римляни зняли облогу міста і відплили від Сицилії. То ж подякуємо богам за нашу перемогу! (Усі піднімають руки вгору, аплодують, а танцівниці під музику виконують інший танець).

Перемога далася нам нелегко і вона не випадкова. Наші військові машини виявилися кращими за римські. їх винайшов наш математик, механік, астроном та інженер Архімед. Серед них були машини, які кидали каміння та свинцеві кулі на величезні відстані. Вони навели на римлян такий жах, що ті побоялись йти на другий приступ. Наші воїни боронилися відважно, але не змогли б перемогти без мудрості та знань Архімеда…

Цариця. Так я і знала, що про нас забудуть. Під час того, як тривала облога Сіракуз, великий Архімед сказав, що без жінок з ворогами не впоратися. Він наказав нам взяти свої дзеркала і стати на стінах міста. Потім за його командою ми направили сонячні промені, відбиті від дзеркал, спочатку на вітрила одного корабля вони загорілися, потім на вітрила другого він спалахнув, далі на третій корабель і він також загорівся. Римляни з жахом відступали. А тепер про нас забули?

Цар. Що ви, ніхто не забув про вас. Ми ще раз вітаємо мудрість Архімеда та відданість наших жінок. (Цар встає з трону і вітає царицю разом із присутніми.)

Цар. Покликати сюди майстра! (Входить майстер із короною в руках.) Головна жриця храму Зевса! У знак перемоги над Римом дарую храмові золоту корону. Помісти її на головний вівтар. (Жриця бере від майстра корону.)

Жриця. Великий царю! Дякую! Але чи дозволиш ти мені перевірити чесність майстра! Ти дав майстру дві міри золота. Чи усе золото використав майстер на корону?

Цар. Перевір. (Жриця бере динамометр і зважує корону.)

Жриця. Так, тут дві міри. Але чи із чистого золота зроблена корона?! Може майстер додав до неї срібло, а частину золота забрав собі?.. Це може викликати гнів Зевса.

Цар. О, мудрий Архімеде! Це завдання гідне тебе. Визнач, чи є у короні домішки срібла. (Під звуки музики всі виходять.)

Частина друга

(Ванна кімната. Банщик під музику готує ванну. Заходить Архімед із короною і динамометром у руках.)

Архімед. Яка красива корона і якої складної форми. Шкода ламати її. Але як визначити, чи є у короні домішки срібла?.. Золото дуже важкий метал, а срібло значно легше. Якщо корона зроблена не із чистого золота, а є сплавом золота і срібла, то її об’єм повинен бути більшим за об’єм корони з чистого золота такої ж ваги.

Отож, потрібно визначити об’єм корони.

Банщик. Архімеде! Ванна готова.

Архімед. Зараз іду.

Банщик. Ось так завжди. Спочатку каже: “Підготуй ванну”, а потім: “Зараз, зараз”. Вода ж холоне!

Архімед. Іду, вже іду.

(Архімед скидає хітон, залишаючись у набедреній пов’язці, залазить у ванну. З ванни вихлюпується вода.)

Дивись! Я занурився у воду, її рівень піднявся, а я ніби став легшим… Банщик! Подай сюди корону і вагу…

Зважую корону у повітрі, а потім у воді. У воді на корону діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витісненої води. Так… Густина води відома. Отож, зараз вирахую об’єм корони… Готово! Тепер треба пригадати об’єм двох мір золота. Так, так… Об’єм корони більший, ніж об’єм золота. Отож, у короні є домішки срібла! Еврика!!! (Вискакує ванни і біжить, незабаром повертається.)

Е, ні! Голим я не піду, хоч би заради того, що про це розповідатимуть у школах протягом тисячоліть. (Одягає хітон і виходить.)

Банщик. Отак завжди. Думає, що він сам зробив велике відкриття. А я знаю: якби не моя ванна і я, то нічого не вийшло б. Отже, причина відкриття я. Ось так! (Гордо виходить.)

Частина третя

(Тронний зал, під музику заходять діючі особи. Вбігає Архімед.)

Архімед. Великий царю! Я виконав твоє завдання! Боги осінили мене, і я визначив, що в короні є домішки срібла. Майстер вкрав частину золота.

Жриця. Нехай гнів Зевса впаде на його голову!

Цар. Вартові! Арештуйте злодія!

(Майстер непритомніє, вартові його виносять.)

Архімед. Шляхом роздумів я дійшов висновку: “Тіла, перебуваючи у рідині, гублять у своїй вазі стільки, скільки важить рідина, взята в об’ємі тіла”. Цей висновок настільки важливий, що я нарікаю його законом. Ним будуть користуватися віками.

(Усі аплодують Архімедові, під музику виходять.)

II. Поглиблення та закріплення знань, умінь і навичок

Поглиблення знань про Архімедову силу здійснюється шляхом виконання експериментальних завдань.

За допомогою відливної посудини (велику відливну посудину можна виготовити з прозорої пластикової пляшки) (мал. 2) учні визначають об’єми картоплини, циліндра від приладу “Відерце Архімеда”, малого циліндра з набору калориметричних тіл.

Мал. 2.

За формулою обчислюється Аархімедова (виштовхувальна) сила, що діє на ці тіла у воді.

Результати обчислень учні перевіряють, зважуючи тіла у повітрі і у воді, а також визначають вагу води, що виливається з відливної посудини при зануренні у неї циліндра від приладу “відерце Архімеда”.

На основі цих експериментів учні ще раз переконуються у справедливості закону Архімеда.

Після цього пропонується учням відповісти на такі питання:

1. У посудину з водою опускають ложку. Яка з фізичних величин маса ложки, об’єм води, вага ложки, рівень води в посудині збільшується? Зменшується? Не змінюється?

2. Яка з величин об’єм тіла, густина рідини, густина речовини тіла не потрібна для обчислення виштовхувальної сили, що діє на тіло?

3. Три кульки однакові за об’ємом, перебувають у воді на різній глибині. Чи однакова виштовхувальна сила діє на них?

4. До терезів підвішені дві гирі однакової ваги фарфорова і залізна. Чи порушиться рівновага терезів, якщо їх опустити у посудину з водою?

III. Підсумок уроку

Оцінюються відповіді учнів, записуються у щоденниках подяки учням, що брали участь у виставі.

IV. Домашнє завдання

§ 37; задачі 1, 4, 7, с. 116.



.

school.home-task.com

Закон Архімеда - Gpedia, Your Encyclopedia

Рівновага тіла, що плаває на поверхні рідини Поведінка тіла частково зануреного у рідину

Закон Архімеда (англ. Archimed's law; нім. Archimedisches Prinzip n) — основний закон гідростатики та аеростатики, згідно з яким на будь-яке тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витисненої даним тілом рідини (газу) і за напрямом протилежна їй і прикладена у центрі мас витісненого об'єму рідини (газу). Згідно із законом Архімеда вага всякого тіла в повітрі менша за вагу його в пустоті на величину, рівновазі витісненого повітря.

Відкрив закон видатний давньогрецький математик і механік Архімед.

Якщо сила тяжіння тіла G більша виштовхувальної (Архімедової) сили Р, тобто G > P, то тіло тоне. Якщо G = P, то тіло знаходиться в спокої на тій глибині, на яку воно занурено(плаває). Якщо G< P, то тіло спливає, причому спливання припиниться тоді, коли виштовхувальна сила дорівнюватиме силі тяжіння тіла. Сила тяжіння рідини в об'ємі рівному об'єму зануреної в неї частини тіла називається водовантажністю, а центр ваги цього об'єму — центром водовантажності.

Формула ваги витісненої рідини

P=ρgV{\displaystyle P=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ{\displaystyle \rho } — густина рідини (газу), V — витіснений об'єм.

Формула сили Архімеда

F=ρgV{\displaystyle F=\rho gV\,},

де g — гравітаційна постійна, ρ{\displaystyle \rho } — густина рідини (газу), V — витіснений об'єм. Легко запам'ятати цю формулу за допомогою легенди, що Архімед любив вино РоЖеВе, де Ро= ρ{\displaystyle \rho } ; Же = g; Ве= V .

Цей закон також допомагає пояснити поведінку тіла частково зануреного у рідину (плаваюче тіло). Тіло, частково занурене у рідину має центр ваги (SC) і центр плавучості (SW). При зміні кута нахилу центр плавучості переміщається і тіло може повернутися у вихідне положення (стабільний стан) або відхилятись повністю (нестійкий стан). Чи буде тіло стійким чи ні, визначає положення метацентру(MC) (див. рис.).

Метацентр  — точка перетину осі плавання і вертикальної лінії дії виштовхуючої сили. Вісь плавання  — вісь нормальна до площини плавання і проходить через центр тяжіння судна у вихідному його положенні. При невеликих відхиленнях кута положення тіла розміщення метецентру не залежить від кута. Якщо метацентр знаходиться вище від центру ваги тіла, то під впливом пари сил, що виникає, тіло повертається до вихідного стану. Якщо ж метацентр буде знаходитись нижче центру ваги тіла, тіло продовжить відхилятись від стану рівноваги, іншими словами, втратить стійкість. Відрізок від метацентру до центру ваги називається метацентричною висотою. Такі розрахунки проводяться, наприклад, при проектуванні суден. Судна повинні бути сконструйовані таким чином, щоб вони були якнайстійкішими.

Джерела інформації

  • Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
  • Левицький Б. Ф., Лещій Н. П. Гідравліка. Загальний курс. — Львів: Світ, 1994. — 264с.
  • Константінов Ю. М., Гіжа О. О. Технічна механіка рідини і газу: Підручник.- К.: Вища школа, 2002.-277с.:іл.
  • Кулінченко В. Р. Гідравліка, гідравлічні машини і гідропривід: Підручник.-Київ: Фірма «Інкос», Центр навчальної літератури, 2006.-616с.
  • Колчунов В. І. Теоретична та прикладна гідромеханіка: Навч. Посібник.-К.:НАУ, 2004.-336с.
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.

Див. також

www.gpedia.com