Condiții de plutire a corpurilor

Scopul lecției: clarificarea condițiilor de plutire a corpurilor, în funcție de densitatea materiei și a lichidului.

Tutoriale:

familiarizarea elevilor cu conceptele: starea corpurilor de înot

formarea unei percepţii holistice a imaginii ştiinţifice a lumii

În curs de dezvoltare:

dezvoltarea stilului operațional de gândire al elevilor;

dezvoltarea gândirii sintetice a elevilor;

dezvoltarea capacității și deprinderii de a efectua un experiment;

continuarea lucrărilor privind dezvoltarea abilităților și abilităților intelectuale: evidențierea principalului, analiză, capacitatea de a trage concluzii, concretizare;

Educatori:

formarea interesului studenților pentru studiul fizicii;

educarea acurateței, abilității și priceperii de utilizare rațională a timpului, planificarea activităților.

Echipament pentru lecție:

Eprubetă cu dop, bile de cartofi, plastilină, apă, soluție saturată de sare, vas, dinamometru, cântar cu greutăți

1. Introducere. Actualizare de cunoștințe.

Un elev din clasa ta va începe lecția astăzi. Ascultă deci cu atenție

La o balenă albastră, limba cântărește 3 tone, ficatul - 1 tonă, inima - 600-700 kg, sângele său - 10 tone, diametrul arterei dorsale - 40 cm, în stomac - 1-2 tone de alimente; gura de balenă - o cameră de 24 m2. LA aruncat la mal, moare aproape instantaneu.

O plantă interesantă trăiește în Oceanul Pacific - aceasta este macrocystis. Lungimea sa ajunge la 57 de metri, iar greutatea sa este de 100 de kilograme. Această algă se numește bladderwort. Lângă fiecare farfurie de frunze este un balon de mărimea unui măr mare. Cochilia este groasă, nu străpungeți! Este umflat strâns, strâns cu un fel de gaz pe care îl produc algele în sine. Această plantă este foarte utilă.

L lebede și rațe, grele și stângace pe țărm, dar atât de ușor și grațios în apă.

G un aer de fier se scufundă, dar o navă din fier plutește

2. Formuleaza tema lectiei???

Condiții de plutire a corpurilor

Obiectivele lecției:

Învață să obții formule pentru condițiile pentru corpurile plutitoare.

Învățați să lucrați cu dispozitive, observați, analizați și comparați rezultatele experimentelor, trageți concluzii.

Aflați starea în care un corp se scufundă într-un lichid și condiția de plutire a corpurilor complet scufundate într-un lichid.

3.Experienta:

- Am în mâini mai multe batoane și bile de același volum. Forțele de plutire ale acestor corpuri vor fi aceleași atunci când sunt scufundate în apă? (la fel)

Să încercăm să le punem în apă. Ce vedem? Unele trupuri s-au înecat, altele plutesc. De ce? Ce altceva nu am mai ținut cont când am vorbit despre scufundarea corpurilor într-un lichid?

Concluzie din experienta:

Aceasta înseamnă că dacă un corp se scufundă sau nu depinde nu numai de forța lui Arhimede, ci și de forța gravitației.

4. Să repetăm ​​materialul ultimei lecții

Ce forță se numește arhimedean?

De ce cantitati depinde?

Ce formulă este folosită pentru a o calcula?

Cum altfel poți determina forța de plutire

In ce unitati se masoara?

Cum este direcționată forța arhimediană?

Cum se determină gravitația

Cum este direcționată gravitația?

Care este forța rezultantă?

Care este rezultanta a doua forte care actioneaza pe aceeasi dreapta in aceeasi directie? În direcții diferite?

Cum se va comporta un corp sub acțiunea a două forțe egale, dar direcționate în mod opus?

5. Prezentarea de material nou. Fixare primară.

Să ne uităm la diferite situații

(Ft >FA) (Ft =FA) (Ft< FА)

Faceți ipoteze (ipoteze)

dacă forța gravitației este mai mare decât forța lui Arhimede (Ft > FA) – corpul se scufundă

dacă forța gravitației este egală cu forța lui Arhimede (Fт = FA) - Corpul plutește,

dacă forța gravitației este mai mică decât forța lui Arhimede (Fт< FА) ---Тело всплывает

Ipoteza trebuie testată experimental.

Înainte de tine sunt diverse corpuri și dispozitive.

Ce materiale ar trebui folosite pentru a ne demonstra presupunerile

(dinamometru, fluid, corp)

Ce măsurători să faceți.(Determinați forța lui Arhimede și forța gravitației și comparați-le între ele) sau calculați folosind formule.

Completați tabelul

A= ρ șiV g =

Ft = mg =

concluzie (raportul dintre gravitație și forța arhimediană determină capacitatea corpului: de a înota, de a se scufunda sau de a pluti)

Raportul dintre gravitație și forța arhimediană determină capacitatea corpului de a pluti, de a se scufunda sau de a pluti.

Demonstrații: 1. Corpul unei eprubete plutește în apă. 2. O bila de cartofi se scufunda in apa. 3. Aceeași minge de cartofi plutește în apă sărată. 4. O minge de plastilină se scufundă în apă 5. O barcă de plastilină plutește în apă

Pentru ca un corp să plutească, este necesar ca forța gravitațională care acționează asupra lui să fie echilibrată de forța arhimediană (de plutire).

F t \u003d F a (1)

Forța arhimediană: F a = ρ x V x g (2)

Gravitație: F t = mg = ρVg (3)

Să substituim expresiile (2) și (3) în egalitatea (1): ρVg = ρ x V x g

Împărțind ambele părți ale acestei egalități cu g, obținem condiția ca corpurile să plutească într-o nouă formă:

ρV = ρ f V f

Pentru ca corpul să plutească, ieșind parțial deasupra suprafeței lichidului, densitatea corpului trebuie să fie mai mică decât densitatea lichidului. Când densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului, corpul se scufundă, deoarece gravitația este mai mare decât forța arhimediană.

Analiza exercițiului:

- Ce substanțe (gheață, stearina, ceară, cauciuc, cărămidă) vor pluti în apă, lapte, mercur?

- Folosind tabelul, determinați ce metale se scufundă în mercur? (osmiu, iridiu, platină, aur)

Ce substanțe vor pluti în kerosen? (pluta, pin, stejar)

4. Aplicarea condiţiilor pentru corpurile plutitoare

A) nave cu vele

„Și acum trebuie să explicăm de ce un cui de oțel se scufundă, dar o navă de oțel plutește?”

- Să luăm plastilină. Dacă îl pui în apă, se va scufunda. Cum se face astfel încât să nu se scufunde?

B) Pești și balene care înoată

Cum își pot schimba peștii și balenele adâncimea de scufundare? (pește din cauza unei modificări a volumului vezicii natatoare, balenele din cauza unei modificări a volumului plămânilor, adică din cauza forței lui Arhimede)

Densitatea organismelor vii care locuiesc în mediul acvatic diferă foarte puțin de densitatea apei, astfel încât greutatea lor este aproape complet echilibrată de forța arhimediană. Peștele își poate modifica volumul corpului prin comprimarea vezicii natatoare cu eforturile mușchilor pectoral și abdominali, modificând astfel densitatea medie a corpului său, datorită căreia își poate regla adâncimea scufundării.

Vezica natatoare a unui pește își schimbă cu ușurință volumul. Când peștele, cu ajutorul mușchilor, coboară la mare adâncime și presiunea apei asupra acestuia crește, bula se contractă, volumul corpului peștelui scade, iar acesta înoată în adâncime. Când se ridică, vezica natatoare și volumul peștelui crește și acesta iese. Deci, peștele își reglează adâncimea scufundării. Vezica natatoare a unui pește

Balenele își reglează adâncimea de scufundare prin creșterea și scăderea capacității pulmonare. Este interesant

Densitatea medie a organismelor vii care locuiesc în mediul acvatic diferă puțin de densitatea apei, astfel încât greutatea lor este aproape complet echilibrată de forța arhimediană. Datorită acestui fapt, animalele acvatice nu au nevoie de schelete puternice și masive. Din același motiv, trunchiurile plantelor acvatice sunt elastice.

Păsările au un strat gros de pene și puf care nu lasă apa să treacă, care conține o cantitate semnificativă de aer, din cauza căreia densitatea medie a corpului lor este foarte scăzută, astfel încât rațele nu se scufundă în apă când înoată.

B) submarine cu vele

- Din cauza ce submarine se pot ridica și coborî la diferite adâncimi? (datorită unei modificări a masei sale și, prin urmare, a forței gravitaționale)

D) Înotul uman în apă dulce și apă sărată

Densitatea medie a corpului uman este de 1030 kg/m. Va înota un om sau se va înea într-un râu și într-un lac sărat?

Corpuri de înot

203. Un înotător întins nemișcat pe spate respiră adânc și expiră. Cum se schimbă poziția corpului înotătorului în raport cu suprafața apei? De ce?

204. Forțele de plutire care acționează asupra aceluiași bloc de lemn plutesc mai întâi în apă și apoi în kerosen la fel?

205. De ce o farfurie, așezată plat pe suprafața apei, plutește și se scufundă cu marginea în apă?

206. Poate un colac de salvare să rețină un număr de oameni care se apucă de el?

207. Plăci grele de plumb sunt așezate pe pieptul și spatele scafandrului, iar tălpile de plumb sunt atașate de pantofi. De ce o fac?

208. O bucată de lemn se coboară într-un vas cu apă. Va schimba aceasta presiunea pe fundul vasului dacă apa nu se revarsă din vas?

209. Un pahar se umple până la refuz cu apă. În ea se pune o bucată de lemn, astfel încât să plutească liber. Greutatea paharului se va schimba dacă apa încă îl umple până la refuz?

Răspunsuri: 203. La inspirație, înotatorul iese la iveală, în timp ce expiră, se scufundă mai adânc în apă, deoarece la respirație, volumul toracelui se modifică și forța arhimediană se modifică în consecință.

(La inhalare, inotatorul iese, in timp ce expira, se scufunda mai adanc in apa, deoarece volumul toracelui se modifica in timpul respiratiei, iar greutatea corpului ramane aproape constanta. Prin urmare, volumul total al corpului creste in timpul inhalarii, scade in timpul inhalarii). expirația, iar volumul părții corpului scufundată în apă, nu se modifică.)

204. Sunt la fel. Blocul plutește în ambele lichide, ceea ce înseamnă că forța de plutire în fiecare dintre ele este egală cu forța gravitației care acționează asupra acestuia.

206. Nu, deoarece forța de ridicare (diferența dintre forța maximă arhimediană și forța gravitațională) a cercului are o valoare limitată.

207. Pentru a crește forța gravitației și a o face mai mult decât forța arhimediană, altfel scafandru nu se va scufunda la adâncimea necesară.

208. Presiunea va crește, pe măsură ce nivelul apei din vas va crește.

209. Nu se va schimba, deoarece greutatea unei bucăți de lemn este egală cu greutatea apei deplasate de aceasta (și turnată din pahar).

6. Sarcina experimentală.

Determinați greutatea corporală:m=

A determinaF t conform formulei și folosind un dinamometru, completați tabelul.

Definiți FDARconform formulei și folosind un dinamometru, completați tabelul.

Formulați o concluzie (raportul dintre gravitație și forța arhimediană determină capacitatea corpului: de a înota, de a se scufunda sau de a pluti)

Completați tabelul

A= ρ șiV g =

Ft = mg =

concluzie (pe baza experimentului)

ieșire (de fapt)

Ft =

7. Tema pentru acasă:

8. Concluzie: cu Acum ora lecției noastre se apropie de sfârșit. Și chiar dacă nu am rezolvat toate problemele, călătoria noastră pe drumurile fizicii nu se termină!

Știm că orice corp dintr-un fluid este supus a două forțe direcționate în direcții opuse: forța gravitațională și forța arhimediană. Forța gravitației este egală cu greutatea corpului și este îndreptată în jos, în timp ce forța arhimediană depinde de densitatea lichidului și este îndreptată în sus. Cum explică fizica plutirea corpurilor, și care sunt condițiile pentru corpurile plutitoare la suprafață și în coloana de apă?

Corpuri în stare de plutire

Conform legii lui Arhimede, condiția pentru plutirea corpurilor este următoarea: dacă forța gravitației este egală cu forța arhimedeană, atunci corpul poate fi în echilibru oriunde în lichid, adică să plutească în grosimea sa. Dacă gravitația este mai mică decât forța arhimediană, atunci corpul se va ridica din lichid, adică va pluti. În cazul în care greutatea corpului este mai mare decât forța arhimediană care îl împinge afară, corpul se va scufunda în fund, adică se va scufunda. Forța de plutire depinde de densitatea lichidului. Dar dacă corpul va pluti sau se va scufunda depinde de densitatea corpului, deoarece densitatea acestuia îi va crește greutatea. Dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea apei, atunci corpul se va scufunda. Cum să fii într-un astfel de caz?

Densitatea unui copac uscat din cauza cavităților umplute cu aer este mai mică decât densitatea apei, iar copacul poate pluti la suprafață. Dar fierul și multe alte substanțe sunt mult mai dense decât apa. Cum este posibil să construiești nave din metal și să transporti diverse mărfuri pe apă în acest caz? Și pentru acest om a venit cu un mic truc. Coca unei nave care este scufundată în apă este făcută voluminoasă, iar în interiorul acestei nave există cavități mari umplute cu aer, care reduc foarte mult densitatea totală a navei. Volumul de apă deplasat de navă este astfel mult crescut, mărindu-i forța de împingere, iar densitatea totală a navei se face mai mică decât densitatea apei, astfel încât nava să poată pluti la suprafață. Prin urmare, fiecare navă are o anumită limită a masei de încărcătură pe care o poate lua. Aceasta se numește deplasarea navei.

Distinge deplasare goală este masa navei însăși și deplasare totală- aceasta este deplasarea goală plus masa totală a echipajului, toate echipamentele, depozitele, combustibilul și încărcătura, pe care această navă le poate lua în mod normal fără riscul de a se îneca pe vreme relativ calmă.

Densitatea corpului în organismele care locuiesc în mediul acvatic este apropiată de densitatea apei. Datorită acestui fapt, ei pot fi în coloana de apă și pot înota datorită dispozitivelor pe care le-a dat natură - aripioare, aripioare etc. Un organ special, vezica natatoare, joacă un rol important în mișcarea peștilor. Peștele poate modifica volumul acestei bule și cantitatea de aer din ea, datorită cărora densitatea sa totală se poate modifica, iar peștele poate înota la diferite adâncimi fără a suferi inconveniente.

Densitatea corpului uman este puțin mai mare decât densitatea apei. Cu toate acestea, o persoană, atunci când are o anumită cantitate de aer în plămâni, poate pluti calm și la suprafața apei. Dacă, de dragul experimentului, în timp ce vă aflați în apă, expirați tot aerul din plămâni, veți începe încet să vă scufundați în fund. Prin urmare, amintiți-vă întotdeauna că înotul nu este înfricoșător, este periculos să înghiți apă și să o lași în plămâni, care este cea mai frecventă cauză a tragediilor pe apă.

Un corp scufundat într-un lichid, pe lângă gravitație, este afectat de o forță de plutire - forța Arhimede. Fluidul apasă pe toate fețele corpului, dar presiunea nu este aceeași. La urma urmei, fața inferioară a corpului este scufundată în lichid mai mult decât cea superioară, iar presiunea crește odată cu adâncimea. Adică, forța care acționează pe fața inferioară a corpului va fi mai mare decât forța care acționează pe fața superioară. Prin urmare, apare o forță care încearcă să împingă corpul afară din lichid.

Valoarea forței arhimedice depinde de densitatea lichidului și de volumul acelei părți a corpului care se află direct în lichid. Forța lui Arhimede acționează nu numai în lichide, ci și în gaze.

Legea lui Arhimede: un corp scufundat într-un lichid sau gaz este supus unei forțe de plutire egală cu greutatea lichidului sau gazului în volumul corpului. Pentru a calcula forța lui Arhimede, este necesar să se înmulțească densitatea lichidului, volumul părții corpului scufundată în lichid și valoarea constantă g.

Două forțe acționează asupra unui corp care se află în interiorul unui lichid: forța gravitației și forța lui Arhimede. Sub influența acestor forțe, corpul se poate mișca. Există trei condiții pentru corpurile plutitoare:

Dacă gravitația este mai mare decât forța arhimediană, corpul se va scufunda, se va scufunda în fund.

Dacă gravitația este egală cu forța lui Arhimede, atunci corpul poate fi în echilibru în orice punct al fluidului, corpul plutește în interiorul fluidului.

Dacă forța gravitației este mai mică decât forța arhimediană, corpul va pluti, se va ridica.

Corpuri plutitoare pe suprafața unui lichid

În poziția de suprafață, două forțe acționează asupra corpului plutitor de-a lungul axei OZ (Fig. 1.1) Aceasta este forța de gravitație a corpului. Gși forța arhimediană plutitoare P z .

înot, adică scufundat . Principalele concepte ale teoriei navigației includ următoarele:

- avion cu vele(I-I) - planul suprafeței libere a lichidului care intersectează corpul;

- linia de plutire - linia de intersecție a suprafeței corpului și planul de înot;

- proiect (y)- adâncimea de scufundare a punctului cel mai de jos al corpului. Pescajul maxim admis al navei este marcat pe el cu o linie de plutire roșie;

- deplasare - greutatea apei deplasată de navă. Deplasarea navei la sarcină maximă este principala sa caracteristică tehnică;

Centrul de deplasare (punctul D, Fig. 1.1) este centrul de greutate al deplasării prin care trece linia de acțiune a forței arhimediene plutitoare;

Axa de navigație (О О ") - o linie care trece prin centrul de greutate C și centrul de deplasare D atunci când corpul este în echilibru.

Pentru a menține echilibrul, axa de topire trebuie să fie verticală. Dacă o forță externă acționează asupra unei nave plutitoare în direcția transversală, de exemplu, forța presiunii vântului, atunci nava se va rostogoli, axa de navigație se va întoarce față de punctul C și va apărea un cuplu M k, rotind nava în jurul valorii de axa longitudinală în sens invers acelor de ceasornic (Fig. 1.2)

Stabilitatea unui corp plutitor depinde de poziția relativă a punctelor C și D. Dacă centrul de greutate C este sub centrul de deplasare D, atunci în timpul navigației la suprafață corpul este întotdeauna stabil, deoarece cuplul M k care apare în timpul unei rola este întotdeauna îndreptată în direcția opusă rolei.

Dacă punctul C este deasupra punctului D (Fig. 1.3), atunci corpul plutitor poate fi stabil și instabil. Să luăm în considerare aceste cazuri mai detaliat.

Cu o rulare, centrul deplasării D se deplasează orizontal spre ruliu, deoarece o parte a navei deplasează un volum mai mare de apă decât cealaltă.

Apoi linia de acțiune a forței arhimediene plutitoare P z va trece prin noul centru de deplasare D „și se va intersecta cu axa de navigație OO” în punctul M, numit metacentru. Pentru a formula condiția de stabilitate, notăm segmentul

M D 1 = b,aCD 1 =∆ , Unde b - raza metacentrică; ∆- excentricitate.

Condiție de stabilitate: corpul este stabil dacă raza sa metacentrică este mai mare decât excentricitatea, adică b > ∆.

Interpretarea grafică a stării de stabilitate este prezentată în fig. 1.3, care arată că în cazul a) b > ∆ iar cuplul rezultat este îndreptat în direcția opusă rolei, iar în cazul b) avem: b< ∆ si moment M la rotește corpul în direcția de rulare, adică corpul este instabil.

Deplasare navă (navă) - cantitatea de apă deplasată de partea subacvatică a corpului navei (navei). Greutatea acestei cantități de lichid este egală cu greutatea întregii nave, indiferent de dimensiunea, materialul și forma acesteia.

Distinge volumetricși masiv standard, normal, complet, cel mai mare, gol deplasare.

Deplasare Linia de plutire(olandeză. linia de apă) - linia de contact a unei suprafețe de apă calmă cu carena unui vas plutitor. De asemenea - în teoria navei, un element al desenului teoretic: o secțiune a carenei printr-un plan orizontal.

Deplasarea în masă

Deplasare standard

Deplasare normală

Deplasare completă

Deplasare maximă

Deplasare ușoară

Deplasarea subacvatică

deplasarea suprafeței

Stabilitatea corpurilor plutitoare

Stabilitate corpurile plutitoare se numesc capacitatea lor de a reveni la poziția inițială după ce au fost îndepărtate din această poziție datorită influenței oricăror forțe externe.

Pentru a da stabilitate corpului plutitor, este necesar ca atunci când acesta se abate de la poziția de echilibru, să se creeze o pereche de forțe, care vor readuce corpul în poziția inițială. O astfel de pereche de forțe poate fi creată doar de forțe Gși P n. Există trei opțiuni diferite pentru aranjarea reciprocă a acestor forțe (Fig. 5.3).

Orez. 5.3. Stabilitatea corpurilor semi-scufundate cu aranjarea reciprocă a centrului de greutate și a centrului de deplasare Ași b- echilibru stabil

Centrul de masă este situat sub centrul de deplasare.La călcâie, centrul de deplasare se mișcă atât din cauza modificării poziției corpului, cât și din cauza modificării formei volumului deplasat. În acest caz, apar câteva forțe, străduindu-se să readucă corpul în poziția inițială. Prin urmare, organismul are o stabilitate pozitivă.

Centrul de masă coincide cu centrul de deplasare- corpul va avea si stabilitate pozitiva datorita deplasarii centrului de deplasare datorita modificarii formei volumului deplasat.

Centrul de masă este deasupra centrului de deplasare.Aici există două opțiuni principale (Fig. 5.4):

1) punctul de intersecție al forței de ridicare cu axa de navigație M (metacentrul) se află sub centrul de masă - echilibrul va fi instabil (Fig. 5.4, A);

2) metacentrul se află deasupra centrului de masă - balanța va fi stabilă (Fig. 5.4, b). Distanța de la metacentru la centrul de masă se numește înălțimea metacentrică. Metacentrul - punctul de intersecție a forței de sustentație cu axa de navigație. Dacă punct M se află deasupra punctului DIN, atunci înălțimea metacentrică este considerată pozitivă dacă se află sub punct DIN- atunci este considerat negativ.

Astfel, se pot trage următoarele concluzii:

stabilitatea unui corp în stare semi-scufundată depinde de poziția relativă a punctelor Mși DIN(de la înălțimea metacentrică);

corpul va fi stabil dacă înălțimea metacentrică este pozitivă, adică. metacentrul este situat deasupra centrului de greutate. Aproape toate vehiculele militare plutitoare sunt construite cu o înălțime metacentrică de 0,3-1,5 m.

Orez. 5.4. Stabilitatea corpurilor semisubmerse cu poziția relativă a centrului de greutate și a metacentrului:

A- echilibru instabil; b- echilibru stabil

Deplasare navă (navă) - cantitatea de apă deplasată de partea subacvatică a corpului navei (navei). Masa acestei cantități de lichid este egală cu masa întregii nave, indiferent de dimensiunea, materialul și forma acesteia.

Distinge volumetricși masiv deplasare. În funcție de starea încărcăturii navei, se disting standard, normal, complet, cel mai mare, gol deplasare.

Pentru submarine, există sub apă deplasare şi suprafaţă deplasare.

Deplasare

deplasare egală cu volumul părții subacvatice a navei (navei) la linia de plutire.

Deplasarea în masă

deplasare egală cu masa navei (navei).

Deplasare standard

deplasarea unei nave (nave) complet echipată cu echipaj, dar fără combustibil, lubrifianți și apă potabilă în rezervoare.

Deplasare normală

o deplasare egală cu deplasarea standard plus jumătate din combustibilul, lubrifianții și apa potabilă din rezervoare.

Deplasare completă

deplasare egală cu deplasarea standard plus rezerve complete de combustibil, lubrifianți, apă potabilă în rezervoare, marfă.

Deplasare maximă

o deplasare egală cu deplasarea standard plus rezervele maxime de combustibil, lubrifianți, apă potabilă în rezervoare, marfă.

deplasare ușoară)

deplasarea unei nave (nave) goale, adică a unei nave (nave) fără echipaj, combustibil, provizii etc.

Deplasarea subacvatică

deplasarea unui submarin (batyscaphe) și a altor nave subacvatice în poziție scufundată. Depășește deplasarea la suprafață cu masa de apă preluată atunci când este scufundată în rezervoarele principale de balast.

deplasarea suprafeței

deplasarea unui submarin (batiscaf) și a altor nave subacvatice într-o poziție pe suprafața apei înainte de scufundare sau după suprafață.

Înotul este capacitatea unui corp de a rămâne pe suprafața unui lichid sau la un anumit nivel în interiorul unui lichid.

Știm că orice corp dintr-un fluid este supus a două forțe direcționate în direcții opuse: forța gravitațională și forța arhimediană.

Forța gravitației este egală cu greutatea corpului și este îndreptată în jos, în timp ce forța arhimediană depinde de densitatea lichidului și este îndreptată în sus. Cum explică fizica plutirea corpurilor și care sunt condițiile pentru care corpurile plutitoare la suprafață și în coloana de apă?

Forța arhimediană este exprimată prin formula:

Fvyt \u003d g * m bine \u003d g * ρ bine * V bine \u003d P bine,

unde m w este masa lichidului,

iar P W este greutatea fluidului deplasat de corp.

Și întrucât masa noastră este egală cu: m W = ρ W * V W, atunci din formula forței arhimediene vedem că aceasta nu depinde de densitatea corpului scufundat, ci doar de volumul și densitatea fluidului deplasat. de corp.

Forța arhimediană este o mărime vectorială. Motivul existenței forței de flotabilitate este diferența de presiune pe părțile superioare și inferioare ale corpului.Presiunea prezentată în figură este P 2 > P 1 datorită adâncimii mai mari. Pentru apariția forței lui Arhimede, este suficient ca corpul să fie scufundat într-un lichid, cel puțin parțial.

Deci, dacă un corp plutește pe suprafața unui lichid, atunci forța de plutire care acționează asupra părții acestui corp scufundată în lichid este egală cu gravitația întregului corp. (Fa = P)

Dacă gravitația este mai mică decât forța arhimediană (Fa > P), atunci corpul se va ridica din lichid, adică va pluti.

În cazul în care greutatea corpului este mai mare decât forța arhimediană care îl împinge afară (Fa

Din raportul obținut se pot trage concluzii importante:

Forța de plutire depinde de densitatea lichidului. Dacă un corp se va scufunda sau pluti într-un lichid, depinde de densitatea corpului.

Un corp plutește complet scufundat într-un lichid dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului

Corpul plutește, ieșind parțial deasupra suprafeței lichidului, dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului

- dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului, înotul este imposibil.

Bărcile pescarilor sunt făcute din lemn uscat, a cărui densitate este mai mică decât cea a apei.

De ce plutesc navele?

Coca unei nave care este scufundată în apă este făcută voluminoasă, iar în interiorul acestei nave există cavități mari umplute cu aer, care reduc foarte mult densitatea totală a navei. Volumul de apă deplasat de navă este astfel mult crescut, mărindu-i forța de împingere, iar densitatea totală a navei se face mai mică decât densitatea apei, astfel încât nava să poată pluti la suprafață. Prin urmare, fiecare navă are o anumită limită a masei de încărcătură pe care o poate lua. Aceasta se numește deplasarea navei.