Pwersa ni Archimedes

Magsagawa tayo ng isang simpleng eksperimento: kumuha ng isang mahina na napalaki na bola ng goma at "lunurin" ito sa tubig. Kung ang lalim ng pagsasawsaw ay kahit na 1-2 metro, pagkatapos ay madaling makita na ang volume nito ay bababa, ibig sabihin. Mula sa lahat ng panig, ang bola ay pinigilan ng isang puwersa. Karaniwang sinabi na ang presyon ng hydrostatic ay "nagkasala" rito - isang pisikal na analog ng puwersa na kumikilos sa mga likido sa immobile sa isang nalulubog na katawan. Ang mga pwersa ng hydrostatic kumilos sa katawan mula sa lahat ng panig, at ang kanilang nanggagaling, na kilala bilang pwersa ng Archimedian, ay tinatawag ding lakas ng buoyancy, na tumutugma sa direksyon ng pagkilos nito sa katawan na nahuhulog sa likido.

Binuksan ni Archimedes ang kanyang batas na eksaktong pag-eksperimento, at ang kanyang panteorya na pagbibigay-katwiran ay naghihintay ng halos 2000 taon bago natuklasan ni Pascal ang batas ng hydrostatics para sa isang nakapirming likido. Ayon sa batas na ito, ang presyur ay ipinapadala sa pamamagitan ng likido sa lahat ng mga direksyon, hindi alintana ang lugar kung saan ito kumikilos, sa lahat ng mga eroplano na nakatali sa likido, at ang halaga nito ay proporsyonado sa ibabaw ng S at itinuturo sa normal nito. Natuklasan at nasubok ni Pascal ang batas na ito sa karanasan noong 1653. Ayon sa kanya, ang hydrostatic pressure ay kumikilos sa lahat ng mga ibabaw mula sa katawan na nahuhulog sa likido.

Ipagpalagay natin na ang isang katawan sa anyo ng isang kubo na may gilid na L sa isang malalim na H ay nahuhulog sa isang sisidlan na may tubig, ang distansya mula sa ibabaw ng tubig patungo sa itaas na mukha. Ang mas mababang gilid ay nasa lalim ng H + L. Ang vector ng puwersa F1 na kumikilos sa itaas na mukha ay itinuro pababa at F1 = r * g * H * S, kung saan r ay ang density ng likido, g ang acceleration dahil sa gravity.

Ang vector ng puwersa F2 na kumikilos sa mas mababang eroplano ay itinuro sa itaas, at ang halaga nito ay natutukoy sa pamamagitan ng pagpapahayag F2 = r * g * (H + L) * S.

Ang mga vectors ng mga puwersa na kumikilos sa mga gilid na ibabaw ay magkabilang balanse, at samakatuwid ay hindi kasama sa pagsasaalang-alang sa hinaharap. Ang puwersa ng Archimedean ay F2> F1 at nakadirekta mula sa ibaba hanggang sa tuktok, at inilalapat sa mas mababang gilid ng kubo. Tinutukoy namin ang halaga nito F:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

Tandaan na ang L * S ay ang dami ng kubo V, at dahil ang r * g = p ay ang bigat ng isang yunit ng likido, tinutukoy ng formula ng puwersa ng Archimed ang bigat ng dami ng likido na katumbas ng dami ng kubo, ibig sabihin. Ito ay ang bigat ng likido na nawalan ng katawan. Ito ay kagiliw-giliw na sabihin na ang batas ng Archimedes ay posible lamang para sa isang kapaligiran kung saan ang gravity ay naroroon - sa ilalim ng zero gravity ang batas ay hindi gumagana. Panghuli, ang formula ng batas ni Archimedes ay may sumusunod na anyo:

F = p * V, kung saan ang p ay ang tiyak na gravity ng likido.

Ang puwersa ng Archimedean ay maaaring magsilbing batayan para sa pag-aaral ng buoyancy ng mga katawan. Ang kondisyon para sa pagtatasa ay ang ratio ng bigat ng immersed body Pm at ang bigat ng likido Pg na may dami ng katumbas ng dami ng lubog na bahagi ng katawan. Kung Рт = Рж, pagkatapos ay ang katawan ay lumulutang sa likido, at kung Rt> Rj, pagkatapos ay maligo ang katawan. Kung hindi man, ang katawan ay lumilitaw hanggang ang puwersa ng buoyancy ay katumbas ng bigat ng tubig na itinulak ng nalunod na bahagi ng katawan.

Ang batas ni Archimedes at ang paggamit nito ay may matagal na kasaysayan sa teknolohiya, na nagsisimula sa klasikong halimbawa ng aplikasyon sa lahat ng kilalang crafts at sa mga lobo at airship. Ang papel dito ay nilalaro sa pamamagitan ng ang katunayan na ang gas ay tumutukoy sa isang estado ng bagay na ganap na mga modelo ng tuluy-tuloy. Kasabay nito, sa kapaligiran ng himpapawid, ang puwersa ng Archimedian ay gumaganap sa anumang bagay, na katulad ng sa likido. Ang unang pagsisikap na gumawa ng air balloon flight ay ginawa ng mga kapatid na Montgolfier - pinuno nila ang lobo na may mainit-init na usok, dahil kung saan ang bigat ng bilanggo sa balloon ay mas mababa kaysa sa bigat ng parehong dami ng malamig na hangin. Ito ang dahilan kung bakit lumilitaw ang lakas ng pag- aangat, at ang lakas nito ay tinutukoy bilang pagkakaiba sa timbang ng dalawang volume na ito. Ang karagdagang pagpapabuti ng mga lobo ay isang mitsero na patuloy na pinainit ang hangin sa loob ng bola. Maliwanag na ang hanay ng paglipad ay depende sa tagal ng burner. Mamaya, sa airships, isang gas na may isang tiyak na gravity na mas mababa kaysa sa hangin ay ginagamit upang punan ito.