5.1.4 Статика. Сила Архимеда. Плавание тел

• Сила Архимеда действует на любое тело, погруженное в жидкость или газ.  

• Рассматриваются только тела, погруженные в покоящуюся жидкость.  

• Гидродинамика изучает ситуации, когда жидкость перемещается в пространстве.  

• Кубик с площадью грани S погружен в жидкость с плотностью ρ.  

• Давление на верхнюю грань кубика равно p1, на нижнюю - p2.  

• Равнодействующая сила выталкивает кубик вверх, так как p2 больше p1.  

• Сила давления на верхнюю грань равна p1S, на нижнюю - p2S.  

• Равнодействующая сила равна разности модулей этих сил.  

• Модуль силы Архимеда равен ρgV, где V - объем погруженной части тела.  

• Объем погруженной части тела равен объему вытесненной жидкости.  

• Модуль выталкивающей силы равен ρgV.  

• Сила Архимеда направлена против силы тяжести.  

• Вес тела в воздухе и в жидкости можно использовать для расчета силы Архимеда.  

• Сила Архимеда со стороны воздуха мала для небольших тел.  

• Пример с медным бруском: вес тела в воздухе равен силе тяжести, в жидкости - весу тела минус сила Архимеда.  

• Объем вытесненной жидкости равен объему погруженной части тела.  

• Сила Архимеда равна ρgV вытесненной жидкости.  

• Масса вытесненной жидкости равна ρV, что равно весу вытесненной жидкости.  

• Тело плавает, если сила Архимеда равна весу тела.  

• Тело тонет, если сила Архимеда меньше веса тела.  

• Тело всплывает, если сила Архимеда больше веса тела.  

• Если сила тяжести больше силы Архимеда, тело тонет.  

• Если сила Архимеда больше силы тяжести, тело всплывает.  

• Плотность тела должна быть больше плотности жидкости для всплытия.  

• Плотность тела равна плотности жидкости при полном погружении.  

• Плотность тела меньше плотности жидкости при частичном погружении.  

• При полном погружении сила тяжести равна силе Архимеда.  

• Плотность жидкости равна плотности тела.  

• При частичном погружении сила Архимеда равна силе тяжести.  

• Плотность тела меньше плотности жидкости.  

• Деревянный брусок с плотностью 500 кг/м³ всплывает, пока полностью погружен.  

• При частичном погружении сила Архимеда уменьшается, пока не сравняется с силой тяжести.  

• При частичном погружении сила Архимеда равна силе тяжести.  

• Соотношение объема погруженной части к объему всего тела постоянно.  

• Независимо от формы тела, соотношение объема погруженной части к объему всего тела остается постоянным.  

• Это соотношение зависит только от плотности тела и жидкости.  

• Если два бруска под водой и два над водой, то соотношение объема погруженной части ко всему объему равно 1:2.  

• При добавлении новых брусков соотношение объема погруженной части будет увеличиваться.  

• Пример: при добавлении пяти брусков под водой будет 2.5 объема, а при добавлении семи брусков — 3.5 объема.  

• Пример задачи: перенос тела из керосина в бензин.  

• Плотность керосина 800 кг/м³, плотность бензина 710 кг/м³.  

• Плотность тела 200 кг/м³, что меньше плотности керосина, значит, тело будет плавать на поверхности.  

• Соотношение плотности тела к плотности керосина 200/800 = 1/4.  

• Объем погруженной части тела в керосине равен 1/4 всего объема.  

• При переносе тела в бензин, его плотность не меняется, и оно также будет плавать на поверхности.  

• В керосине и бензине сила Архимеда равна силе тяжести.  

• Плотность бензина меньше плотности керосина, но сила Архимеда остается постоянной.  

• Для сохранения силы Архимеда, объем погруженной части тела увеличивается при переходе в более легкую жидкость.  

• Сила Архимеда не меняется при изменении плотности жидкости, если масса тела остается неизменной.  

• При переносе тела из одной жидкости в другую, объем погруженной части увеличивается, чтобы сохранить силу Архимеда.