O zasadawArchimedesa twierdzi, że siła pławność działa pionowo i do góry na ciała całkowicie lub częściowo zanurzone w płynyPonadto, zgodnie z tą zasadą, siła ta ma taką samą wartość, jak ciężar płynu, przemieszczony przez wprowadzenie korpusu.
Popatrzrównież: Hydrostatyka – wszystko, co musisz wiedzieć: wzory, przykłady i ćwiczenia
Historia zasady Archimedesa
Archimedes z Syrakuz był jednym z największych matematycy i wynalazców wszechczasów, jednak jego najsłynniejszym odkryciem było: siławpławność. Według legendy Archimedes odkrył zasadę wyporu podczas kąpieli w wannie.
Przy tej okazji zdał sobie sprawę, że Tomwwodawypływać z twojej wanny był równy zanurzonej objętości jego własnego ciała. Według opowieści, Archimedes byłby tak podekscytowany swoim odkryciem, że wyskoczył z wanny i biegał nago po ulicach krzycząc „Eureko,iureka!" (Grecki wyrażenie mówiące o tym, że mędrzec coś znalazł).
Kolejne narracyjne doniesienia, że Archimedes został poproszony przez król Hieron II zbadać skład korony, którą zlecił. Król kazał wykonać swoją koronę z czystego złota, ale po otrzymaniu jej podejrzewał, że w jego kuźni mogły być użyte inne metale. Aby rozwiać wątpliwości, poprosił Archimedesa, aby dowiedział się, czy jego korona jest z czystego złota, czy nie.
Archimedes kolejno zanurzał koronę i dwa masywne przedmioty z czystego złota i srebra w naczyniu wypełnionym wodą. ciężary były dokładnie takie same jak te na koronie. Robiąc to, zdał sobie sprawę, że korona rozlała mniej płynu niż złoto, ale jeszcze płyn niż srebro, co sugerowało, że Czy to tam? Nie składał się wyłącznie ze złota.
Pływalność i zasada Archimedesa
Według Zasada Archimedesa:
„Każdy przedmiot, całkowicie lub częściowo zanurzony w płynie lub cieczy, jest napędzany siłą równą ciężarowi płynu wypartego przez przedmiot”.
Jak widzieliśmy, siła opisana przez zasadę Archimedesa jest obecnie znana jako siła wyporu. Siła ta jest równa modułowo ciężarowi płynu, który jest przemieszczany, gdy włożymy do niego ciało. To ta siła sprawia, że statki nie toną a nawet, że jesteśmy w stanie unosić się na wodzie.
formuła ciągu
Wiemy, że wyporność równa się ciężarowi płynu wypartego przez obecność zanurzonego obiektu. To powiedziawszy, jeśli pamiętamy związek między makaron płynu, twój gęstość i jego objętość, możemy zapisać siłę wyporu w kategoriach tych wspaniałości, ułatwiając w ten sposób obliczenie tej siły. Wzór używany do obliczenia siły wyporu pokazano na poniższym rysunku, sprawdź to:
I – ciąg (N)
re – gęstość płynu (kg/m³)
sol – przyspieszenie grawitacyjne (m/s²)
V – objętość wypartego płynu (m³)
W odniesieniu do poprzedniego wzoru należy pamiętać, że objętość wypartego płynu jest równa objętości zanurzonego obiektu, ponadto należy pamiętać, że gęstość użyta we wzorze odnosi się do gęstośćzpłyn a nie zanurzonego obiektu.
Zobacz też:Zasada Pascala – definicja, wzory, przykłady, zastosowania i ćwiczenia
Ćwiczenia z zasady Archimedesa
Pytanie 1) (Enem) Podczas budowy klubu grupa robotników musiała usunąć masywną żelazną rzeźbę umieszczoną na dnie pustego basenu. Pięciu robotników przywiązało liny do rzeźby i próbowało ją podnieść, bez powodzenia. Jeśli basen jest wypełniony wodą, pracownikom łatwiej będzie usunąć rzeźbę, ponieważ:
a) rzeźba będzie pływać. W ten sposób mężczyźni nie będą musieli się wysilać, aby zdjąć rzeźbę z dna.
b) rzeźba będzie lżejsza, dzięki czemu siła potrzebna do podniesienia rzeźby będzie mniejsza.
c) woda będzie wywierać na rzeźbę siłę proporcjonalną do jej masy i skierowaną ku górze. Siła ta zostanie dodana do siły, jaką robotnicy wywierają, aby anulować działanie siły ciężaru rzeźby.
d) woda będzie wywierać siłę skierowaną w dół na rzeźbę i otrzyma siłę skierowaną w górę od dna basenu. Ta siła pomoże zniwelować działanie siły ciężaru w rzeźbie.
e) woda będzie wywierać na rzeźbę siłę proporcjonalną do jej objętości i skierowaną ku górze. Ta siła doda do tego, co robią robotnicy i może spowodować powstanie siły większej niż ciężar rzeźby.
Szablon: litera e
Rozkład:
Siła, jaką wywiera na rzeźbę woda basenowa, zależy od jej objętości. Siła ta z kolei działa w kierunku pionowym, skierowanym do góry i jest równa modułowo ciężarowi wody wypartej przez posąg, co ułatwia jej usunięcie, dlatego właściwą alternatywą jest litera e.
Pytanie 2) (UPF) Poniższy pasek przedstawia górę lodową, której objętość jest częściowo zanurzona (9/10 jej całkowitej objętości) w wodzie morskiej. Biorąc pod uwagę, że gęstość wody morskiej wynosi 1,0 g/cm³, sprawdź alternatywę, która wskazuje gęstość lodu w g/cm³, z którego składa się góra lodowa.
a) 0,5
b) 1,3
c) 0,9
d) 0,1
e) 1
Szablon: Litera C
Rozkład:
Ponieważ ciężar góry lodowej jest równy ciężarowi wody wypartej przez samą górę lodową, musimy wykonać następujące obliczenia:
Pytanie 3) (UFPR) Ciało stałe o masie 600 gi objętości 1 litra jest częściowo zanurzone w cieczy tak, że 80% jego objętości jest zanurzone. Biorąc pod uwagę przyspieszenie ziemskie równe 10 m/s², zaznacz wariant przedstawiający masę właściwą cieczy.
a) 0,48 g/cm³
b) 0,75 g/cm³
c) 0,8 g/cm³
d) 1,33 g/cm³
e) 1,4 g/cm³
Sprzężenie zwrotne: Literka B
Rozkład:
Po pierwsze, musimy pamiętać, że jeśli ciało się unosi, to jego ciężar jest równy sile wyporu, a więc:
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-arquimedes.htm
