Принцип Архимеда
Принцип Архимеда гласит, что выталкивающая сила , действующая на тело, полностью или частично погруженное в жидкость , равна весу жидкости, вытесненной телом . [1] Принцип Архимеда — это закон физики , лежащий в основе гидромеханики . Его сформулировал Архимед Сиракузский . [2]
Любой предмет, полностью или частично погруженный в жидкость или жидкость, выталкивается вверх силой, равной весу жидкости, вытесненной этим предметом.
Принцип Архимеда позволяет рассчитать плавучесть любого плавучего объекта, частично или полностью погруженного в жидкость. Сила, действующая вниз на объект, — это просто его вес. Восходящая или выталкивающая сила, действующая на объект, определяется принципом Архимеда выше. Таким образом, результирующая сила, действующая на объект, представляет собой разницу между величинами выталкивающей силы и его веса. Если эта результирующая сила положительна, объект поднимается; если отрицательный, объект тонет; и если ноль, объект нейтрально плавучий, то есть он остается на месте, не поднимаясь и не опускаясь. Проще говоря, принцип Архимеда гласит, что когда тело частично или полностью погружено в жидкость, оно испытывает кажущуюся потерю веса, равную весу жидкости, вытесненной погруженной частью тела (тел).
Рассмотрим кубоид, погруженный в жидкость, его верхняя и нижняя грани ортогональны направлению силы тяжести (предполагается постоянным по всей длине куба). Жидкость будет оказывать нормальную силу на каждую грань, но только нормальные силы сверху и снизу будут способствовать плавучести. Давление _разница между нижней и верхней гранью прямо пропорциональна высоте (разнице в глубине погружения). Умножение разницы давлений на площадь лица дает результирующую силу, действующую на прямоугольный параллелепипед — плавучесть — по размеру равную весу жидкости, вытесняемой прямоугольным параллелепипедом. Суммируя достаточное количество сколь угодно малых прямоугольных параллелепипедов, это рассуждение можно распространить на неправильные формы, и поэтому, какова бы ни была форма погруженного тела, выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости.
Вес вытесненной жидкости прямо пропорционален объему вытесненной жидкости (если окружающая жидкость имеет однородную плотность) . Вес объекта в жидкости уменьшается из-за действующей на него силы, называемой взбросом. Проще говоря, принцип гласит, что выталкивающая сила (Fb ) , действующая на объект, равна весу жидкости, вытесняемой объектом, или плотности ( ρ ) жидкости, умноженной на погруженный объем (V), умноженной на объем погруженного тела (V). плотность (г) [1] [3]
где обозначает выталкивающую силу, приложенную к погруженному в воду объекту, обозначает плотность жидкости, представляет объем вытесненной жидкости и представляет собой ускорение свободного падения . Таким образом, среди полностью погруженных объектов с равными массами большей плавучестью обладают объекты большего объема.
