Principiul lui Arhimede: istorie și formulă

O principiuînArhimede susține că puterea Plutire acționează vertical și în sus asupra corpurilor cufundate complet sau parțial lichideMai mult, conform acestui principiu, o astfel de forță are aceeași valoare ca și greutatea fluidului, deplasată de inserția corpului.

Uitede asemenea: Hidrostatice - tot ce trebuie să știți: formule, exemple și exerciții

Istoria principiului lui Arhimede

Arhimede din Siracuza a fost una dintre cele mai mari matematicieni și inventatorii din toate timpurile, însă, cea mai faimoasă descoperire a sa a fost putereînPlutire. Conform legendei, Arhimede a descoperit principiul flotabilității în timp ce făcea o baie în cada sa.

Cu acea ocazie, și-a dat seama că volumînApăcurgând afară din cada ta era egal cu volumul scufundat al propriului său corp. Potrivit poveștii, Arhimede ar fi fost atât de entuziasmat de descoperirea sa încât a sărit din cadă și a fugit gol pe străzi țipând „Eureka,șiureka! " (Expresie greacă despre înțeleptul găsind ceva).

O altă narațiune relatează că Arhimede a fost solicitat de către

regele Hieron II să investigheze compoziția unei coroane pe care o comandase. Regele poruncise ca coroana să fie făcută din aur solid, dar, primind-o, bănuia că s-ar fi putut folosi alte metale în forja sa. Pentru a-și îndepărta îndoielile, el l-a rugat pe Arhimede să afle dacă coroana lui era sau nu aur pur.

Arhimede a scufundat succesiv coroana și două obiecte masive din aur pur și argint într-un vas umplut cu apă. greutăți erau exact la fel ca cele de pe coroană. Făcând asta, și-a dat seama că coroana a vărsat mai puțin lichid decât aurul, dar Mai mult lichid decât argintul, ceea ce sugerează că Este acolo Nu era pur compus din aur.

Volumul care curge din container este egal cu volumul obiectului scufundat.

Flotabilitatea și principiul Arhimede

Conform Principiul lui Arhimede:

„Orice obiect, complet sau parțial scufundat într-un fluid sau lichid, este propulsat de o forță egală cu greutatea fluidului deplasat de obiect.”

După cum am văzut, forța descrisă de principiul lui Arhimede este acum cunoscută sub numele de forță plutitoare. Această forță este egală, în modul, cu greutatea fluidului, care este deplasată atunci când introducem un corp în el. Această forță este cea care face ca navele nu se scufundă sau chiar că suntem capabili plutesc pe apă.

Greutatea fluidului deplasat este egală cu greutatea porțiunii obiectului scufundat.

formula de împingere

Știm că plutirea este egală cu greutatea fluidului deplasat de prezența unui obiect scufundat. Acestea fiind spuse, dacă ne amintim de relația dintre Paste de fluid, dumneavoastră densitate și volumul său, putem scrie forța plutitoare în termenii acestora măreții, facilitând astfel calculul acestei forțe. Formula utilizată pentru calcularea forței de plutire este prezentată în figura următoare, verificați-o:

ȘI - împingere (N)
d - densitatea fluidului (kg / m³)
g - accelerația gravitațională (m / s²)
V - volumul de fluid deplasat (m³)

În ceea ce privește formula anterioară, este important să ne amintim că volumul de fluid deplasat este echivalent cu volumul scufundat al obiectului, în plus, amintim că densitatea utilizată în formulă se referă la densitatedefluid și nu cea a obiectului scufundat.

Vezi și:Principiul lui Pascal - definiție, formule, exemple, aplicații și exerciții

Exerciții pe principiul lui Arhimede

Întrebarea 1) (Enem) În timpul lucrărilor de construcție a unui club, un grup de muncitori a trebuit să îndepărteze o sculptură masivă de fier plasată în fundul unei piscine goale. Cinci muncitori au legat frânghii de sculptură și au încercat să o ridice, fără succes. Dacă piscina este umplută cu apă, lucrătorilor le va fi mai ușor să îndepărteze sculptura, deoarece:

a) sculptura va pluti. În acest fel, bărbații nu vor avea nevoie să se strecoare pentru a îndepărta sculptura de jos.
b) sculptura va avea o greutate mai ușoară, în acest fel, intensitatea forței necesare pentru ridicarea sculpturii va fi mai mică.
c) apa va exercita o forță asupra sculpturii proporțională cu masa acesteia și în sus. Această forță se va adăuga la forța pe care o fac muncitorii pentru a anula acțiunea forței de greutate a sculpturii.
d) apa va exercita o forță descendentă asupra sculpturii și va primi o forță ascendentă de pe podeaua piscinei. Această forță va ajuta la anularea acțiunii forței de greutate din sculptură.
e) apa va exercita o forță asupra sculpturii proporțională cu volumul acesteia și în sus. Această forță se va adăuga la ceea ce fac muncitorii și poate duce la o forță ascendentă mai mare decât greutatea sculpturii.

Șablon: Litera e

Rezoluţie:

Forța pe care apa din piscină o exercită asupra sculpturii depinde de volumul acesteia. Această forță, la rândul său, acționează în direcția verticală, indică în sus și este egală, în modul, cu greutatea apei deplasate de statuie, ceea ce facilitează îndepărtarea acesteia, prin urmare, alternativa corectă este litera e.

Întrebarea 2) (UPF) Fâșia de mai jos arată un aisberg care are volumul parțial scufundat (9/10 din volumul său total) în apa de mare. Având în vedere că densitatea apei de mare este de 1,0 g / cm³, verificați alternativa care indică densitatea gheții, în g / cm³, care alcătuiește aisbergul.

a) 0,5
b) 1.3
c) 0,9
d) 0,1
e) 1

Șablon: Litera C

Rezoluţie:

Deoarece greutatea aisbergului este egală cu greutatea apei deplasate de aisbergul în sine, trebuie să efectuăm următorul calcul:

Întrebarea 3) (UFPR) Un obiect solid cu o masă de 600 g și un volum de 1 litru este parțial scufundat într-un lichid, astfel încât 80% din volumul său este scufundat. Având în vedere accelerația datorată gravitației egală cu 10 m / s², marcați alternativa care prezintă masa specifică a lichidului.

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

Părere: Litera B

Rezoluţie:

În primul rând, trebuie să ne amintim că, dacă corpul pluteste, greutatea acestuia este egală cu forța flotantă, deci:

De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-arquimedes.htm