Сила на Архимед - сила на туркање на течности од дното нагоре - принцип на Архимед
Архимедовиот принцип
Телата потопени во вода изгледаат полесни отколку во воздухот. Ако светло тело се внесе во водата и потоа се испушти, со голема брзина се враќа на површината на водата и плови. Се нарекува силата што дејствува врз телото што го турка нагоре Силата на Архимед. Причината за туркање од дното нагоре е хидростатичкиот притисок на водата, кој има различна вредност на секоја длабочина. Да претпоставиме дека на длабочина во течност со специфична тежина има цилиндрично тело со висина и пресек S (сл. 242). На горното лице на телото делува сила претставена со стрелка насочена надолу, а на долното лице фотографија претставена со стрела горе десно. Силите што дејствуваат на иста висина на страничното лице на телото имаат нула резултат. Вкупно останува сила што дејствува нагоре по големина, што е токму она што е Силата на Архимед.
Бидејќи е волумен на телото, резултира:
сила неговиот Архимед =волумен · специфична тежина:
[kgf].
Горенаведениот израз ја претставува математичката формулација на Принцип на Архимед: силата на Архимед е еднаква на тежината на количината на вода поместена од телото.
Бидејќи дејствува во спротивна насока од тежината на телото, силата на Архимед секогаш произведува намалување на тежината.
Вредноста на силата на Архимед= =губење на тежина.
Ова губење на тежината зависи само од волуменот на потопеното тело, соодветно од количината на раселена вода, а не од нејзината тежина. Потопен блок од олово со ист волумен како парче дрво се турка со иста сила А како ова.
Ако G е соодветната тежина на телото, а A е силата на Архимед, во зависност од вредноста на едниот до другиот, може да има три ситуации:
1. G> A: телото тоне со намалена тежина
Намалување на телесната тежина во течности
Утврдивме дека тежината на телото целосно потопено во течност се намалува со вредноста на силата на Архимед. Имајќи предвид дека во чиста вода со специфична тежина од 1gf/cm 3 овој нагон е нумерички еднаков на волуменот на раселената вода, тоа резултира во погодна можност да се одреди специфичната тежина на малите предмети. Со помош на хидростатичка рамнотежа најпрво пронајдете ја тежината на телото во воздухот, G, а потоа закачете го телото на жица, вметнувајќи го во вода и пронајдете ја намалената тежина G '(сл. 243). Резултат:
специфична тежина = [gf/cm 3]
Бидејќи слабеењето на телото зависи од специфичната тежина на течноста во која е потопено, ние сè уште имаме средства за прецизно одредување на специфичната тежина на течностите.
За рака Биланс на Мор-Вестфал (сл. 244) мало лебдено тело од стакло е суспендирано од платина-жица. Ако телото е потопено во вода, рамнотежата е нарушена. Може да се врати со жична кука (јавач) што виси на изрез 10, односно специфичната тежина на течноста е точно еднаква на 1. Две други куки еднакви на 1/10, соодветно 1/100, од тежината на морскиот возач, служат при балансирање, ако специфичната тежина е различна од 1. Позицијата на возачите на сл. 245 означува, на пример, специфична тежина од 1.035. Пред употреба, рамнотежата прво мора да се доведе во рамнотежа со сурова вода. Бидејќи водата нема специфична тежина 1 на собна температура, мора да се изврши соодветна корекција, со употреба на лист со густина.
Кога силата на Архимед е поголема од неговата телесна тежина, тој се движи нагоре додека не се воспостави рамнотежа помеѓу двете сили на површината. Тогаш телото плови. Затоа, ако парче дрво што лебди во водата тежи 650 kgf, тоа резултира дека волуменот на неговиот потопен дел мора да биде 0,65 m 3. .
Пловечка рамнотежа: кога тело плови во чиста вода, тежината на раселената вода е еднаква на сопствената тежина на телото.
Овој феномен може лесно да се докаже. Наполнете преполн сад со вода. Ако во него се вметне пловечко тело, точно онолку вода колку што се исцедува телото од садот.
Во случај на течност со специфична тежина, ако е означена со волуменот на потопениот дел од телото, последниот закон може да се напише во форма, каде што:
потопен волумен/вкупен волумен = специфична телесна тежина/специфична тежина на течност
Со помош на оваа релација е можно да се утврди кој дел од лебдечкото тело излегува од течноста.
Делот што излегува може да се направи да влезе во вода целосно со додавање на дополнителна тежина. Волуменот на овој дел претставува силно лежиште на лебдечки предмет, на кој може да се смета во случај на целосно потопување на објектот.
За сплав да поддржува човек со тежина од 80 kgf, неговиот дел над водата мора да биде најмалку 80 l. Големината на силата на Архимед над оваа граница не е можна, освен ако товарот не биде тоне и со плута и со тоа би придонел за зголемување на силата на Архимед.
Балансот на пловност е многу чувствителен на нарушувања. Поради високата подвижност на водата, нестабилната рамнотежа е апсолутно невозможна. Затоа, едно тело не може да се одржува на површина во која било положба, туку се ротира и зафаќа правилна, стабилна, лебдечка позиција. За оваа позиција, две точки се исклучително важни:
1. Центар за тегови на телото (точка Ц на примена на тежината). Тој има фиксна позиција во телото.
2. Центар за притисок (точка А на примена на силата на Архимед), што е центар на гравитација на раселената течност. Елиси ја менува позицијата според големината и обликот на потопениот дел.
Ако центарот на гравитација Ц е под центарот на притисокот А, лебдечката позиција е во секој случај стабилна. Мал пресврт од оваа позиција предизвикува да се појави пар сили, што го врти телото назад додека не стане повторно нула.
Вертикалната линија што ја спојува C со A е лебдечка оска на телото.
Ако C е точно над А, вртежниот момент е сè уште нула, но има два случаи. Со малку ротирање на телото, го вадиме од рамнотежната положба. Ако линијата на дејствување што минува низ новиот центар на притисок А 'ја пресекува старата пловечка оска под С, се појавува момент што го превртува телото (слика 246). Затоа, билансот беше нестабилен. Ако оваа точка на пресек е над Ц, телото се враќа во својата стара позиција: рамнотежата беше стабилна (слика 247). Се нарекува точката на пресек на линијата на дејствување на силата што минува низ А 'со лебдечката оска метацентар.
Лебдечката положба на телото е стабилна кога метацентарот е над неговото тежиште.
Општо, некој предмет плови постабилно, толку е помал неговиот центар на гравитација. Јахтите со едра имаат тежок кил, а во случај на опасност од бродолом јарболите мора да се спуштат.
Со цел да се утврди лебдечката позиција на пловните објекти, gasвона на гасометар и други технички конструкции, честопати се потребни покомплицирани пресметки.
Едноставен пример за ова е брзото одредување на специфичната тежина на течностите со помош густиметри (Хидрометри). Тие се баластирани стаклени цевки, чиј горен дел излегува над нивото на течноста и има градуирана скала што одговара на целта на експериментот. Во зависност од специфичната тежина на течноста, тие се повеќе или помалку нурнати во неа (сл. 248). Чувствителноста на густиметрите е уште поголема бидејќи вратот што излегува од течноста е потенок во споредба со потопениот дел. Дензиметрите се многу чести како уреди за проверка на густината на киселините, како што се лактометри, алкохоломери, сахарометри за да се одреди содржината на шеќер во растворите.