قوة أرخميدس تعمل على مغمورة في سائل. قوة الطفو

تمت صياغة قانون أرخميدس على النحو التالي: تعمل قوة الطفو على جسم مغمور في سائل (أو غاز) ، مساوٍ لوزن السائل (أو الغاز) الذي يزيحه هذا الجسم. القوة تسمى قوة أرخميدس:

أين كثافة السائل (الغاز) ، هو تسارع السقوط الحر ، وحجم الجسم المغمور (أو جزء من حجم الجسم تحت السطح). إذا كان الجسم يطفو على السطح أو يتحرك بشكل موحد لأعلى أو لأسفل ، فإن قوة الطفو (تسمى أيضًا قوة أرخميدس) تساوي في القيمة المطلقة (والعكس في الاتجاه) لقوة الجاذبية المؤثرة على حجم السائل (الغاز) نازحه من الجسم ، ويتم تطبيقه على مركز ثقل هذا الحجم.

يطفو الجسم إذا توازنت قوة أرخميدس قوة جاذبية الجسم.

وتجدر الإشارة إلى أن الجسم يجب أن يكون محاطًا تمامًا بالسائل (أو يتقاطع مع سطح السائل). لذلك ، على سبيل المثال ، لا يمكن تطبيق قانون أرخميدس على مكعب يقع في قاع الخزان ، ويلامس القاع بإحكام.

بالنسبة للجسم الموجود في الغاز ، على سبيل المثال ، في الهواء ، لإيجاد قوة الرفع ، من الضروري استبدال كثافة السائل بكثافة الغاز. على سبيل المثال ، يطير بالون بهيليوم لأعلى نظرًا لأن كثافة الهيليوم أقل من كثافة الهواء.

يمكن تفسير قانون أرخميدس باستخدام الاختلاف في الضغوط الهيدروستاتيكية باستخدام مثال الجسم المستطيل.

أين ص أ ، ص ب- نقاط الضغط أو ب، ρ - كثافة السائل ، ح- فرق المستوى بين النقاط أو ب, سهي مساحة المقطع العرضي الأفقي للجسم ، الخامس- حجم الجزء المغمور من الجسم.

18. توازن الجسم في سائل عند الراحة

يتعرض الجسم المغمور (كليًا أو جزئيًا) في سائل لضغط إجمالي من جانب السائل الموجه لأعلى ويساوي وزن السائل في حجم الجزء المغمور من الجسم. ص أنت تي = ρ نحن سوف gV دفن

بالنسبة لجسم متجانس يطفو على السطح ، فإن العلاقة

أين: الخامس- حجم الجسم العائم ؛ ص مهي كثافة الجسم.

النظرية الحالية لجسم عائم واسعة جدًا ، لذلك سنقتصر على التفكير فقط في الجوهر الهيدروليكي لهذه النظرية.

تسمى قدرة الجسم العائم ، المأخوذ من التوازن ، على العودة إلى هذه الحالة مرة أخرى المزيد. يسمى وزن السائل المأخوذ في حجم الجزء المغمور من السفينة الإزاحة، ونقطة تطبيق الضغط الناتج (أي مركز الضغط) - مركز الإزاحة. في الوضع الطبيعي للسفينة ، مركز الثقل معومركز الإزاحة دتقع على نفس الخط العمودي يا "-O"يمثل محور التناظر للسفينة ويسمى محور الملاحة (الشكل 2.5).

دعونا ، تحت تأثير القوى الخارجية ، تميل السفينة بزاوية معينة α ، جزء من السفينة KLMخرج من السائل وجزء K "L" M "على العكس من ذلك ، سقطت فيه. في الوقت نفسه ، تم الحصول على موقع جديد لمركز الإزاحة د". تنطبق على نقطة د"قوة الرفع صوتستمر في خط عملها حتى تتقاطع مع محور التناظر يا "-O". حصل على نقطة ماتصل metacenterو المقطع mC = حاتصل ارتفاع متري. نحن نفترض حإذا كانت النقطة إيجابية متقع فوق النقطة ج، والسلبية على خلاف ذلك.

أرز. 2.5 صورة عرضية للسفينة

الآن ضع في اعتبارك شروط توازن الوعاء:

1) إذا ح> 0 ، ثم تعود السفينة إلى موقعها الأصلي ؛ 2) إذا ح= 0 ، فهذه حالة توازن غير مبال ؛ 3) إذا ح<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

لذلك ، كلما انخفض مركز الثقل وزاد ارتفاع المركز ، زاد استقرار الوعاء.

من أوائل القوانين الفيزيائية التي درسها طلاب المدارس الثانوية. على الأقل يتذكر أي شخص بالغ هذا القانون تقريبًا ، بغض النظر عن بعده عن الفيزياء. لكن في بعض الأحيان يكون من المفيد العودة إلى التعريفات والصيغ الدقيقة - وفهم تفاصيل هذا القانون التي يمكن نسيانها.

ماذا يقول قانون أرخميدس؟

هناك أسطورة أن العالم اليوناني القديم اكتشف قانونه الشهير أثناء الاستحمام. منغمسًا في وعاء مملوء بالماء حتى أسنانه ، لاحظ أرخميدس أن الماء يتناثر في نفس الوقت - وخبر بصيرة ، وصاغ على الفور جوهر الاكتشاف.

على الأرجح ، كان الوضع في الواقع مختلفًا ، وسبق الاكتشاف ملاحظات طويلة. لكن هذا ليس مهمًا جدًا ، لأنه على أي حال ، تمكن أرخميدس من اكتشاف النمط التالي:

• منغمسًا في أي سائل ، تواجه الأجسام والأشياء عدة قوى متعددة الاتجاهات في وقت واحد ، ولكنها موجهة بشكل عمودي على سطحها ؛
• يتم توجيه المتجه النهائي لهذه القوى إلى أعلى ، وبالتالي ، فإن أي جسم أو جسم ، في حالة سائلة أثناء الراحة ، يتعرض للطرد ؛
• في هذه الحالة ، تكون قوة الطفو مساوية تمامًا للمعامل الذي سيتم الحصول عليه إذا تم ضرب ناتج حجم الجسم وكثافة السائل في تسارع الجاذبية.

لذلك ، أثبت أرخميدس أن جسمًا مغمورًا في سائل يزيح مثل هذا الحجم من السائل الذي يساوي حجم الجسم نفسه. إذا غُمر جزء فقط من الجسم في السائل ، فسيؤدي ذلك إلى إزاحة السائل ، الذي سيكون حجمه مساويًا لحجم الجزء المغمور فقط.

ينطبق نفس النمط على الغازات - هنا فقط يجب أن يرتبط حجم الجسم بكثافة الغاز.

يمكنك صياغة قانون فيزيائي وأسهل قليلاً - القوة التي تدفع جسمًا معينًا خارج سائل أو غاز تساوي تمامًا وزن السائل أو الغاز الذي أزاحه هذا الجسم عند غمره.

يكتب القانون بالصيغة التالية:

ما هي أهمية قانون أرخميدس؟

النمط الذي اكتشفه العلماء اليونانيون القدماء بسيط وواضح تمامًا. لكن في الوقت نفسه ، لا يمكن المبالغة في تقدير أهميتها للحياة اليومية.

بفضل المعرفة بطرد الجثث بالسوائل والغازات يمكننا بناء السفن النهرية والبحرية ، وكذلك المناطيد والبالونات للملاحة الجوية. لا تغرق السفن المعدنية الثقيلة نظرًا لحقيقة أن تصميمها يأخذ في الاعتبار قانون أرخميدس وعواقبه العديدة - فهي مبنية بحيث يمكنها أن تطفو على سطح الماء ولا تغرق. تعمل وسائل الطيران وفقًا لمبدأ مماثل - فهي تستخدم طفو الهواء ، وتصبح ، كما كانت ، أخف مما كانت عليه أثناء الرحلة.

الطفو هو قوة الطفو المؤثرة على جسم مغمور في سائل (أو غاز) وموجه عكس الجاذبية. بشكل عام ، يمكن حساب قوة الطفو بالصيغة: F b = V s × D × g ، حيث F b هي قوة الطفو ؛ V s - حجم جزء الجسم المغمور في السائل ؛ D هي كثافة السائل الذي يغمر فيه الجسم ؛ g هي قوة الجاذبية.

خطوات

حساب الصيغة

أوجد حجم جزء الجسم المغمور في السائل (الحجم المغمور).تتناسب قوة الطفو طرديًا مع حجم جزء الجسم المغمور في السائل. بمعنى آخر ، كلما زاد غرق الجسم ، زادت قوة الطفو. هذا يعني أنه حتى الأجسام الغارقة تخضع لقوة الطفو. يجب قياس الحجم المغمور بالمتر المكعب.

• بالنسبة للأجسام التي تنغمس تمامًا في السائل ، فإن الحجم المغمور يساوي حجم الجسم. بالنسبة للأجسام التي تطفو في سائل ، فإن الحجم المغمور يساوي حجم الجزء المخفي من الجسم تحت سطح السائل.
• كمثال ، فكر في كرة تطفو في الماء. إذا كان قطر الكرة 1 متر ، ووصل سطح الماء إلى منتصف الكرة (أي نصفها مغمورة بالماء) ، فإن حجم الكرة المغمور يساوي حجمها مقسومًا على 2. يتم حساب حجم الكرة بالصيغة V = (4/3) π (نصف القطر) 3 \ u003d (4/3) π (0.5) 3 \ u003d 0.524 م 3. الحجم المغمور: 0.524 / 2 = 0.262 م 3.

1. أوجد كثافة السائل (بالكيلو جرام / م 3) الذي يغطس فيه الجسم.الكثافة هي نسبة كتلة الجسم إلى الحجم الذي يشغله. إذا كان لجسمان نفس الحجم ، فإن كتلة الجسم ذات الكثافة الأعلى ستكون أكبر. كقاعدة عامة ، كلما زادت كثافة السائل الذي يغمر فيه الجسم ، زادت قوة الطفو. يمكن العثور على كثافة السائل على الإنترنت أو في كتب مرجعية مختلفة.

   • في مثالنا ، تطفو الكرة في الماء. كثافة الماء تساوي تقريبًا 1000 كجم / م 3 .
   • يمكن العثور على كثافات العديد من السوائل الأخرى.

2. أوجد قوة الجاذبية (أو أي قوة أخرى تؤثر على الجسم عموديًا لأسفل).لا يهم إذا كان الجسم يطفو أو يغرق ، فإن الجاذبية تعمل دائمًا عليه. في ظل الظروف الطبيعية ، فإن قوة الجاذبية (بتعبير أدق ، قوة الجاذبية المؤثرة على جسم كتلته 1 كجم) تساوي تقريبًا 9.81 نيوتن / كجم. ومع ذلك ، إذا كانت هناك قوى أخرى تعمل على الجسم ، مثل قوة الطرد المركزي ، فيجب أن تؤخذ هذه القوى في الاعتبار وحساب القوة العمودية الهابطة الناتجة.

   • في مثالنا ، نتعامل مع نظام ثابت تقليدي ، لذا فإن قوة الجاذبية فقط ، التي تساوي 9.81 نيوتن / كجم ، تؤثر على الكرة.
   • ومع ذلك ، إذا كانت الكرة تطفو في وعاء ماء يدور حول نقطة معينة ، فعندئذ ستعمل قوة طرد مركزي على الكرة ، والتي لا تسمح للكرة والماء بالتناثر ويجب أخذها في الاعتبار في الحسابات.

3. إذا كانت لديك قيم الحجم المغمور للجسم (بالمتر المكعب) ، وكثافة السائل (بالكيلو جرام / م 3) وقوة الجاذبية (أو أي قوة أخرى عمودية متجهة لأسفل) ، فيمكنك حساب الطفو فرض. للقيام بذلك ، ببساطة اضرب القيم المذكورة أعلاه وستجد قوة الطفو (في N).

   • في مثالنا: F b = V s × D × g. و ب \ u003d 0.262 م 3 × 1000 كجم / م 3 × 9.81 نيوتن / كجم \ u003d 2570 نيوتن.

4. اكتشف ما إذا كان الجسد سوف يطفو أو يغرق.يمكن استخدام الصيغة أعلاه لحساب قوة الطفو. ولكن من خلال إجراء حسابات إضافية ، يمكنك تحديد ما إذا كان الجسم سوف يطفو أو يغرق. للقيام بذلك ، أوجد قوة الطفو للجسم بأكمله (أي استخدم الحجم الكامل للجسم ، وليس الحجم المغمور ، في الحسابات) ، ثم أوجد قوة الجاذبية باستخدام الصيغة G = (كتلة الجسم) * (9.81 م / ث 2). إذا كانت قوة الطفو أكبر من قوة الجاذبية ، فسيطفو الجسم ؛ إذا كانت قوة الجاذبية أكبر من قوة الطفو ، فسيغرق الجسم. إذا كانت القوى متساوية ، يكون للجسم "طفو محايد".

   • على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك أن سجل 20 كجم (أسطواني) يبلغ قطره 0.75 مترًا وارتفاعه 1.25 مترًا ، مغمورًا في الماء.
     • ابحث عن حجم السجل (في مثالنا ، حجم الأسطوانة) باستخدام الصيغة V \ u003d π (نصف القطر) 2 (الارتفاع) \ u003d π (0.375) 2 (1.25) \ u003d 0.55 م 3.
     • بعد ذلك ، احسب قوة الطفو: F ب \ u003d 0.55 م 3 × 1000 كجم / م 3 × 9.81 نيوتن / كجم \ u003d 5395.5 نيوتن.
     • الآن أوجد قوة الجاذبية: G = (20 kg) (9.81 m / s 2) = 196.2 N. هذه القيمة أقل بكثير من قوة الطفو ، لذلك سوف يطفو اللوغاريتم.

5. استخدم الحسابات الموضحة أعلاه لجسم مغمور في غاز.تذكر أن الأجسام يمكن أن تطفو ليس فقط في السوائل ، ولكن أيضًا في الغازات ، والتي قد تدفع بعض الأجسام إلى الخارج ، على الرغم من كثافة الغازات المنخفضة جدًا (تذكر البالون المملوء بالهيليوم ؛ كثافة الهيليوم أقل من كثافة الهواء ، لذلك يطير بالون الهيليوم (يطفو) في الهواء).

   إعداد تجربة

   1. ضع كوبًا صغيرًا في الدلو.في هذه التجربة البسيطة ، سنبين أن قوة الطفو تؤثر على جسم مغمور في سائل ، حيث يدفع الجسم حجمًا من السائل يساوي حجم الجسم المغمور. سنوضح أيضًا كيفية إيجاد قوة الطفو بالتجربة. للبدء ، ضع كوبًا صغيرًا في دلو (أو قدر).

   2. املأ الكوب بالماء (حتى أسنانه).كن حذرا! إذا انسكب الماء من الكوب في الدلو ، أفرغ الماء وابدأ من جديد.

      • من أجل التجربة ، دعنا نفترض أن كثافة الماء هي 1000 كجم / م 3 (إلا إذا كنت تستخدم ماء مالحًا أو سائلًا آخر).
      • استخدم ماصة لملء الكوب حتى أسنانه.

   3. خذ شيئًا صغيرًا يناسب الكوب ولن يتلفه الماء.أوجد كتلة هذا الجسم (بالكيلوجرام ؛ للقيام بذلك ، قم بوزن الجسم على مقياس وقم بتحويل القيمة بالجرامات إلى الكيلوجرامات). ثم أنزل الجسم ببطء في كوب الماء (أي اغمر جسمك في الماء ، لكن لا تغمر أصابعك). ستلاحظ أن بعض الماء قد تسرب من الكوب إلى الدلو.

      • في هذه التجربة ، سننزل لعبة سيارة كتلتها 0.05 كجم في كوب ماء. لا نحتاج إلى حجم هذه السيارة لحساب قوة الطفو.
   4. ) ، ثم اضرب حجم الماء المزاح في كثافة الماء (1000 كجم / م 3).
      • في مثالنا ، غرقت السيارة اللعبة بعد إزاحة حوالي ملعقتين كبيرتين من الماء (0.00003 م 3). لنحسب كتلة الماء المزاح: 1000 كجم / م 3 × 0.00003 م 3 \ u003d 0.03 كجم.

   5. قارن كتلة الماء المُزاح بكتلة الجسم المغمور.إذا كانت كتلة الجسم المغمور أكبر من كتلة الماء المزاح ، فسيغرق الجسم. إذا كانت كتلة الماء المزاح أكبر من كتلة الجسم ، فإنها تطفو. لذلك ، لكي يطفو الجسم ، يجب أن يزيح كمية من الماء بكتلة أكبر من كتلة الجسم نفسه.

      • وبالتالي ، فإن الأجسام ذات الكتلة الصغيرة ولكن ذات الحجم الكبير تتمتع بأفضل قدرة على الطفو. هاتان المعلمتان نموذجيتان للأجسام المجوفة. فكر في قارب - يتمتع بطفو ممتاز لأنه مجوف ويزيل الكثير من الماء بكتلة صغيرة من القارب نفسه. إذا لم يكن القارب مجوفًا ، فلن يطفو على الإطلاق (ولكنه يغرق).
      • في مثالنا ، كتلة السيارة (0.05 كجم) أكبر من كتلة الماء المزاح (0.03 كجم). لذلك غرقت السيارة.
   • استخدم ميزانًا يمكن إعادة تعيينه إلى 0 قبل كل وزن جديد. بهذه الطريقة ستحصل على نتائج دقيقة.

السوائل والغازات ، والتي بموجبها ، على أي جسم مغمور في سائل (أو غاز) ، تعمل قوة طفو من هذا السائل (أو الغاز) ، مساوية لوزن السائل (الغاز) الذي يزيحه الجسم ويوجه رأسياً إلى الأعلى .

اكتشف هذا القانون العالم اليوناني القديم أرخميدس في القرن الثالث. قبل الميلاد ه. وصف أرخميدس بحثه في أطروحة حول الأجسام العائمة ، والتي تعتبر من آخر أعماله العلمية.

فيما يلي النتائج من قانون أرخميدس.

تأثير السائل والغاز على الجسم المغمور فيها.

إذا قمت بغمر كرة مليئة بالهواء في الماء ثم حررتها ، فسوف تطفو. سيحدث نفس الشيء مع رقائق الخشب والفلين والعديد من الأجسام الأخرى. ما القوة التي تجعلها تطفو؟

جسم مغمور في الماء يتعرض لضغط الماء من جميع الجهات (الشكل. أ). في كل نقطة من الجسم ، يتم توجيه هذه القوى بشكل عمودي على سطحه. إذا كانت كل هذه القوى متشابهة ، فإن الجسم سيختبر ضغطًا شاملاً فقط. لكن في الأعماق المختلفة ، يختلف الضغط الهيدروستاتيكي: فهو يزداد مع زيادة العمق. لذلك ، فإن قوى الضغط المطبقة على الأجزاء السفلية من الجسم تكون أكبر من قوى الضغط المؤثرة على الجسم من الأعلى.

إذا استبدلنا جميع قوى الضغط المطبقة على جسم مغمور في الماء بقوة واحدة (ناتجة أو محصلة) لها نفس التأثير على الجسم مثل كل هذه القوى الفردية معًا ، فسيتم توجيه القوة الناتجة إلى الأعلى. هذا ما يجعل الجسم يطفو. تسمى هذه القوة بقوة الطفو ، أو قوة أرخميدس (على اسم أرخميدس ، الذي أشار أولاً إلى وجودها وأثبت ما تعتمد عليه). على الصورة بيتم تصنيفها على أنها و أ.

تعمل قوة أرخميدس (الطفو) على الجسم ليس فقط في الماء ، ولكن أيضًا في أي سائل آخر ، حيث يوجد ضغط هيدروستاتيكي في أي سائل ، والذي يختلف عند أعماق مختلفة. تعمل هذه القوة أيضًا في الغازات التي تطير بسببها البالونات والمناطيد.

بسبب قوة الطفو ، يكون وزن أي جسم في الماء (أو في أي سائل آخر) أقل منه في الهواء ، وأقل في الهواء منه في الفضاء الخالي من الهواء. من السهل التحقق من ذلك عن طريق وزن الوزن بمساعدة مقياس دينامومتر زنبركي ، أولاً في الهواء ، ثم إنزاله في وعاء به ماء.

يحدث فقدان الوزن أيضًا عندما ينتقل الجسم من فراغ إلى هواء (أو بعض الغازات الأخرى).

إذا كان وزن الجسم في الفراغ (على سبيل المثال ، في وعاء يتم ضخ الهواء منه) يساوي P0فيكون وزنه في الهواء:

,

أين F´ أهي قوة أرخميدس التي تعمل على جسم معين في الهواء. بالنسبة لمعظم الأجسام ، هذه القوة لا تذكر ويمكن إهمالها ، أي يمكننا افتراض ذلك زوج = P 0 = ملغ.

يتناقص وزن الجسم في السائل أكثر بكثير من وزنه في الهواء. إذا كان وزن الجسم في الهواء زوج = ف 0، ثم وزن الجسم في السائل سائل P \ u003d P 0 - F A. هنا و أهي قوة أرخميدس التي تعمل في السائل. ومن ثم يتبع ذلك

لذلك ، من أجل العثور على قوة أرخميدس المؤثرة على الجسم في أي سائل ، يجب وزن هذا الجسم في الهواء والسائل. سيكون الفرق بين القيم التي تم الحصول عليها هو قوة أرخميدس (الطفو).

بمعنى آخر ، مع مراعاة الصيغة (1.32) ، يمكننا القول:

قوة الطفو المؤثرة على جسم مغمور في سائل تساوي وزن السائل الذي أزاحه هذا الجسم.

يمكن أيضًا تحديد قوة أرخميدس من الناحية النظرية. للقيام بذلك ، افترض أن الجسم المنغمس في سائل يتكون من نفس السائل الذي يتم غمره فيه. من حقنا أن نفترض ذلك ، لأن قوى الضغط المؤثرة على جسم مغمور في سائل لا تعتمد على المادة التي صنع منها. ثم تم تطبيق قوة أرخميدس على مثل هذا الجسم و أستوازنه قوة الجاذبية الهابطة منحن سوفز(أين م وهي كتلة السائل في حجم جسم معين):

لكن قوة الجاذبية تساوي وزن السائل المزاح الترددات اللاسلكية. هكذا.

إذا كانت كتلة السائل تساوي حاصل ضرب كثافته ρ ثعلى الحجم ، يمكن كتابة الصيغة (1.33) على النحو التالي:

أين الخامسنحن سوفهو حجم السائل النازح. هذا الحجم يساوي حجم ذلك الجزء من الجسم المغمور في السائل. إذا كان الجسم مغمورًا تمامًا في السائل ، فإنه يتزامن مع الحجم الخامسمن الجسم كله. إذا كان الجسم مغمورًا جزئيًا في السائل ، فإن الحجم الخامسنحن سوفحجم السوائل النازحة الخامسجثث (الشكل 1.39).

الصيغة (1.33) صالحة أيضًا لقوة أرخميدس التي تعمل في الغاز. فقط في هذه الحالة ، من الضروري استبدال كثافة الغاز وحجم الغاز المزاح ، وليس السائل.

في ضوء ما سبق ، يمكن صياغة قانون أرخميدس على النحو التالي:

على أي جسم مغمور في سائل (أو غاز) أثناء الراحة ، تعمل قوة طفو من هذا السائل (أو الغاز) ، مساوية لمنتج كثافة السائل (أو الغاز) ، وتسارع السقوط الحر وحجم ذلك جزء من الجسم مغمور في السائل (أو الغاز).

خلال هذا الدرس ، تم تحديد ما يحدد بشكل تجريبي ولا يعتمد على حجم قوة الطفو التي تحدث عندما يغطس الجسم في سائل.

اشتهر العالم اليوناني القديم أرخميدس (الشكل 1) باكتشافاته العديدة.

أرز. 1. أرخميدس (287-212 قبل الميلاد)

كان هو أول من اكتشف وشرح وتمكن من حساب قوة الطفو. في الدرس الأخير ، اكتشفنا أن هذه القوة تؤثر على أي جسم مغمور في سائل أو غاز (الشكل 2).

أرز. 2. قوة أرخميدس

تكريما لأرخميدس ، هذه القوة تسمى أيضا قوة أرخميدس. بالحساب ، حصلنا على صيغة لحساب هذه القوة. في هذا الدرس ، سوف نستخدم طريقة تجريبية لمعرفة ما إذا كان ما هي العوامل التي تعتمد عليها قوة الطفو ، وما هي العوامل التي لا تعتمد عليها.

للتجربة ، سنستخدم أجسامًا بأحجام مختلفة ، وعاء به سائل ومقياس ديناميكي.

اربط وزنًا أصغر حجمًا بمقياس ديناميكي وقياس وزن هذا الوزن أولاً في الهواء: ، ثم خفض الوزن إلى سائل:. في هذه الحالة ، يمكن ملاحظة أن قيمة تشوه الزنبرك بعد خفض الحمل إلى السائل لم تتغير عمليًا. يشير هذا إلى أن قوة الطفو المؤثرة على الحمل صغيرة.

الشكل 3. جرب حمولة صغيرة الحجم

الآن نعلق وزنًا أكبر على زنبرك مقياس القوة ونغمره في السائل. سنرى أن تشوه الربيع قد انخفض بشكل ملحوظ.

حدث هذا بسبب حقيقة أن حجم قوة الطفو أصبح أكبر.

الشكل 4. جرب حمولة ذات حجم أكبر

بناءً على نتائج هذه التجربة ، يمكن استخلاص نتيجة وسيطة.

كلما زاد حجم الجزء المغمور في السائل من الجسم ، زادت قوة الطفو المؤثرة على الجسم.

لنأخذ جسدين من نفس الحجم ، لكنهما مصنوعان من مواد مختلفة. هذا يعني أن لديهم كثافات مختلفة. نقوم أولاً بتعليق وزناً واحداً من مقياس الدينامومتر وننزله في السائل. من خلال تغيير قراءات مقياس الدينامومتر ، نجد قوة الطفو.

أرز. 5 جرب الوزن الأول

ثم سنقوم بنفس العملية مع الحمل الثاني.

أرز. 6 جرب الوزن الثاني

على الرغم من اختلاف وزن الأوزان الأولى والثانية ، ولكن عند غمرها في السائل ، ستنخفض قراءات مقياس القوة بنفس المقدار.

هذا يعني أنه في كلتا الحالتين تكون قيمة قوة الطفو واحدة ، على الرغم من أن الأوزان مصنوعة من مواد مختلفة.

وبالتالي ، يمكن استخلاص نتيجة وسيطة أخرى.

لا يعتمد حجم قوة الطفو على كثافة الأجسام المغمورة في السائل.

نعلق الوزن بزنبرك مقياس القوة وننزله في الماء حتى ينغمس تمامًا في السائل. لاحظ قراءات مقياس القوة. الآن سنسكب السائل ببطء في الوعاء. سوف نلاحظ أن قراءات مقياس القوة عمليا لا تتغير . هذا يعني أن قوة الطفو لا تتغير.

أرز. 7 التجربة رقم 3

الاستنتاج الوسيط الثالث.

لا يعتمد حجم قوة الطفو على ارتفاع عمود السائل فوق الجسم المغمور في السائل.

إرفاق الوزن بنابض مقياس القوة. نلاحظ قراءات مقياس الدينامومتر عندما يكون الجسم في الهواء: فلنغمر الجسم أولاً في الماء ثم بالزيت: . من خلال تغيير قراءات مقياس القوة ، يمكن الحكم على أن قوة الطفو المؤثرة على الجسم في الماء أكبر من قوة الطفو التي تعمل على نفس الجسم في الزيت.

أرز. 8 التجربة رقم 4

لاحظ أن كثافة الماء تكون ، وكثافة الزيت أقل وهي فقط. هذا يؤدي إلى الاستنتاج التالي.

كلما زادت كثافة السائل الذي يغمر فيه الجسم ، زادت قوة الطفو المؤثرة على الجسم من السائل المحدد.

إذن ، بتلخيص نتائج التجارب التي تم إجراؤها ، يمكننا أن نستنتج أن مقدار قوة الطفو

يعتمد على:

1) على كثافة السائل.

2) على حجم الجزء المغمور من الجسم ؛

لا تعتمد:

1) على كثافة الجسم.

2) على شكل الجسم.

3) على ارتفاع عمود السائل فوق الجسم ؛

النتائج التي تم الحصول عليها متوافقة تمامًا مع صيغة مقدار قوة الطفو التي تم الحصول عليها في الدرس السابق:

تتضمن هذه الصيغة ، بالإضافة إلى تسارع السقوط الحر ، كميتين فقط تصفان ظروف التجارب: كثافة السائل وحجم الجزء المغمور من الجسم.

فهرس

1. Peryshkin A.V. الفيزياء. 7 خلايا - الطبعة 14 ، الصورة النمطية. - م: بوستارد ، 2010.
2. أ. Peryshkin الفيزياء الصف 7: كتاب مدرسي. للتعليم العام المؤسسات. - الطبعة الثانية ، الصورة النمطية. - م: بوستارد ، 2013. - 221 ص.
3. لوكاشيك في ، إيفانوفا إي. مجموعة مهام في الفيزياء للصفوف 7-9 من المؤسسات التعليمية. - الطبعة 17. - م: التنوير ، 2004.

1. بوابة الإنترنت "eduspb.com" ()
2. بوابة الإنترنت "class-fizika.narod.ru" ()
3. بوابة الإنترنت "krugosvet.ru" ()

الواجب المنزلي

1. ما هي قوة الطفو؟ اكتب الصيغة لذلك.
2. تم وضع مكعب بحجم معين في الماء. كيف ستتغير قوة الطفو المؤثرة على المكعب إذا تضاعف حجمه؟
3. وُضعت جثث متطابقة في سوائل مختلفة: وضع أحدهما في الزيت والثاني في الماء. في أي حالة تكون قوة الطفو المؤثرة على الجسم أكبر؟