قانون أرخميدس: تاريخ الاكتشاف وجوهر الظاهرة بالنسبة للدمى. قوة الطفو

قانون أرخميدس- قانون استاتيكا السوائل والغازات، والذي بموجبه تتأثر الجسم المغمور في سائل (أو غاز) بقوة طفو تساوي وزن السائل في حجم الجسم.

إن حقيقة أن قوة معينة تعمل على جسم مغمور في الماء معروفة للجميع: يبدو أن الأجسام الثقيلة تصبح أخف وزناً - على سبيل المثال، جسمنا عندما نغطس في الحمام. عند السباحة في النهر أو في البحر، يمكنك بسهولة رفع وتحريك الحجارة الثقيلة للغاية على طول الجزء السفلي - تلك التي لا يمكننا رفعها على الأرض؛ يتم ملاحظة نفس الظاهرة عندما يتم غسل الحوت على الشاطئ لسبب ما - لا يستطيع الحيوان التحرك خارج البيئة المائية - ويتجاوز وزنه قدرات نظامه العضلي. وفي الوقت نفسه، تقاوم الأجسام خفيفة الوزن الغمر في الماء: فإغراق كرة بحجم ثمرة بطيخة صغيرة يتطلب القوة والبراعة؛ على الأرجح لن يكون من الممكن غمر كرة يبلغ قطرها نصف متر. من الواضح بديهيًا أن إجابة السؤال - لماذا يطفو جسم (ويغوص جسم آخر) ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتأثير السائل على الجسم المغمور فيه؛ لا يمكن للمرء أن يكون راضيًا عن الإجابة بأن الأجسام الخفيفة تطفو والأجسام الثقيلة تغرق: لوحة فولاذية، بالطبع، ستغرق في الماء، ولكن إذا قمت بإخراج صندوق منها، فيمكنها أن تطفو؛ لكن وزنها لم يتغير. لفهم طبيعة القوة المؤثرة على جسم مغمور من جانب السائل، يكفي أن نأخذ مثالاً بسيطًا (الشكل 1).

مكعب ذو حافة أمغمورة في الماء، وكل من الماء والمكعب لا يتحركان. من المعروف أن الضغط في السائل الثقيل يزداد بما يتناسب مع العمق - ومن الواضح أن العمود الأعلى من السائل يضغط بقوة أكبر على القاعدة. ومن الأقل وضوحًا (أو ليس واضحًا على الإطلاق) أن هذا الضغط لا يؤثر فقط للأسفل، بل أيضًا للجانب وللأعلى بنفس الشدة - وهذا هو قانون باسكال.

إذا نظرنا إلى القوى المؤثرة على المكعب (الشكل 1)، فبسبب التماثل الواضح، تكون القوى المؤثرة على الوجوه الجانبية متساوية وموجهة بشكل معاكس - فهي تحاول ضغط المكعب، لكنها لا تستطيع التأثير على توازنه أو حركته . لا تزال هناك قوى تؤثر على الوجوه العلوية والسفلية. يترك ح- عمق غمر الوجه العلوي، ص- كثافة السوائل، ز- تسارع الجاذبية؛ فإن الضغط على الوجه العلوي يساوي

ص· ز · ح = ص 1

وفي الأسفل

ص· ز(ح + أ)= ص 2

قوة الضغط تساوي الضغط مضروبا في المساحة، أي.

F 1 = ص 1 · أ\up122، F 2 = ص 2 · أ\up122 ، أين أ- حافة المكعب،

والقوة F 1 يتم توجيهه إلى الأسفل والقوة F 2 – فوق . وبالتالي، يتم تقليل عمل السائل على المكعب إلى قوتين - F 1 و F 2- ويتحدد باختلافهما وهو قوة الطفو:

F 2 – F 1 =ص· ز· ( ح + أ)أ\up122 – ص غا· أ 2 = بغا 2

تكون القوة طافية، نظرًا لأن الحافة السفلية تقع بشكل طبيعي أسفل الحافة العلوية، والقوة المؤثرة للأعلى أكبر من القوة المؤثرة للأسفل. ضخامة F 2 – F 1 = بغا 3 يساوي حجم الجسم (المكعب) أ 3 مضروبة في وزن سنتيمتر مكعب واحد من السائل (إذا أخذنا 1 سم كوحدة طول). وبعبارة أخرى، قوة الطفو، والتي غالبا ما تسمى القوة الارخميدية، يساوي وزن السائل في حجم الجسم ويتجه نحو الأعلى. وقد وضع هذا القانون العالم اليوناني القديم أرخميدس، وهو أحد أعظم علماء الأرض.

إذا كان جسم ذو شكل عشوائي (الشكل 2) يشغل حجمًا داخل السائل الخامسفإن تأثير السائل على الجسم يتحدد كليا من خلال الضغط الموزع على سطح الجسم، ونلاحظ أن هذا الضغط مستقل تماما عن مادة الجسم - ("السائل لا يهمه ماذا يريد" اضغط على").

لتحديد قوة الضغط الناتجة على سطح الجسم، تحتاج إلى إزالة عقليا من وحدة التخزين الخامسجسم معين واملأ (عقليًا) هذا الحجم بنفس السائل. من ناحية، يوجد وعاء به سائل في حالة سكون، ومن ناحية أخرى، يوجد داخل الحجم الخامس- جسم يتكون من سائل معين، وهذا الجسم في حالة توازن تحت تأثير وزنه (السائل ثقيل) وضغط السائل على سطح الحجم الخامس. وبما أن وزن السائل في حجم الجسم يساوي pgVويتم موازنته بقوى الضغط المحصلة، فإن قيمته تساوي وزن السائل في الحجم الخامس، أي. pgV.

بعد إجراء الاستبدال العكسي عقليًا - وضعه في الحجم الخامسالجسم المعطى مع ملاحظة أن هذا الاستبدال لن يؤثر على توزيع قوى الضغط على سطح الحجم الخامسيمكننا أن نستنتج أن الجسم المغمور في سائل ثقيل في حالة السكون تؤثر عليه قوة لأعلى (قوة أرخميدس) تساوي وزن السائل في حجم الجسم المعطى.

وبالمثل، يمكن إثبات أنه إذا غمر جسم جزئيًا في سائل، فإن قوة أرخميدس تساوي وزن السائل في حجم الجزء المغمور من الجسم. فإذا كانت قوة أرخميدس في هذه الحالة مساوية للوزن، فإن الجسم يطفو على سطح السائل. من الواضح أنه إذا كانت قوة أرخميدس أقل من وزن الجسم أثناء الغمر الكامل، فسوف يغرق. قدم أرخميدس مفهوم "الثقل النوعي" ز، أي. الوزن لكل وحدة حجم المادة: ز = ص; إذا افترضنا أن للمياه ز= 1، ثم جسم صلب من المادة ز> 1 سوف يغرق، ومتى ز < 1 будет плавать на поверхности; при ز= 1 يستطيع الجسم أن يطفو (يحوم) داخل السائل. وفي الختام نلاحظ أن قانون أرخميدس يصف سلوك المناطيد في الهواء (في حالة السكون بسرعات منخفضة).

فلاديمير كوزنتسوف

قانون أرخميدس هو قانون استاتيكا السوائل والغازات، والذي بموجبه تتأثر الجسم المغمور في سائل (أو غاز) بقوة طفو تساوي وزن السائل في حجم الجسم.

خلفية

"يوريكا!" ("تم العثور عليه!") - هذه هي علامة التعجب، وفقًا للأسطورة، التي أدلى بها العالم والفيلسوف اليوناني القديم أرخميدس، الذي اكتشف مبدأ القمع. تقول الأسطورة أن الملك السيراقوسي هيرون الثاني طلب من المفكر تحديد ما إذا كان تاجه مصنوعًا من الذهب الخالص دون الإضرار بالتاج الملكي نفسه. لم يكن من الصعب وزن تاج أرخميدس، لكن هذا لم يكن كافيًا - كان من الضروري تحديد حجم التاج من أجل حساب كثافة المعدن الذي تم صبه منه وتحديد ما إذا كان ذهبًا خالصًا. بعد ذلك، وفقًا للأسطورة، انشغل أرخميدس بأفكار حول كيفية تحديد حجم التاج، وانغمس في الحمام - ولاحظ فجأة أن مستوى الماء في الحمام قد ارتفع. وبعد ذلك أدرك العالم أن حجم جسده يزيح حجمًا مساويًا من الماء، وبالتالي فإن التاج، إذا تم إنزاله في حوض مملوء حتى حافته، سوف يزيح حجمًا من الماء يساوي حجمه. تم العثور على حل للمشكلة، ووفقًا للنسخة الأكثر شيوعًا من الأسطورة، ركض العالم لإبلاغ القصر الملكي بانتصاره، دون أن يكلف نفسه عناء ارتداء ملابسه.

ولكن ما هو صحيح هو الصحيح: إن أرخميدس هو الذي اكتشف مبدأ الطفو. إذا غمر جسم صلب في سائل فإنه يزيح حجماً من السائل يساوي حجم الجزء المغمور في السائل من الجسم. إن الضغط الذي كان يعمل سابقًا على السائل المزاح سيؤثر الآن على الجسم الصلب الذي أزاحه. وإذا تبين أن قوة الطفو المؤثرة عموديًا إلى الأعلى أكبر من قوة الجاذبية التي تسحب الجسم عموديًا إلى الأسفل، فسوف يطفو الجسم؛ وإلا فإنه سوف يغرق (يغرق). تكلم لغة حديثةيطفو الجسم إذا كان متوسط ​​كثافته أقل من كثافة السائل الذي يغطس فيه.

قانون أرخميدس ونظرية الحركية الجزيئية

في السائل الساكن، ينشأ الضغط نتيجة اصطدام الجزيئات المتحركة. عندما يتم إزاحة حجم معين من السائل جسم صلبفإن الدفع الصاعد لاصطدامات الجزيئات لن يقع على جزيئات السائل التي يزيحها الجسم، بل على الجسم نفسه، وهو ما يفسر الضغط الواقع عليه من الأسفل ودفعه نحو سطح السائل. إذا كان الجسم مغموراً تماماً في السائل، فإن قوة الطفو سوف تستمر في التأثير عليه، حيث أن الضغط يزداد مع زيادة العمق، ويتعرض الجزء السفلي من الجسم لضغط أكبر من الجزء العلوي، حيث قوة الطفو ينشأ. هذا هو تفسير قوة الطفو على المستوى الجزيئي.

يفسر نمط الدفع هذا سبب بقاء السفينة المصنوعة من الفولاذ، وهو أكثر كثافة من الماء، طافية على قدميه. والحقيقة هي أن حجم الماء الذي تزيحه السفينة يساوي حجم الفولاذ المغمور في الماء بالإضافة إلى حجم الهواء الموجود داخل هيكل السفينة تحت خط الماء. إذا قمنا بحساب متوسط ​​كثافة هيكل الهيكل والهواء بداخله، يتبين لنا أن كثافة السفينة (كجسم مادي) أقل من كثافة الماء، وبالتالي فإن قوة الطفو المؤثرة عليها نتيجة لذلك تبين أن النبضات الصاعدة من تأثير جزيئات الماء أعلى من قوة جاذبية الأرض، مما يسحب السفينة نحو القاع - وتطفو السفينة.

الصياغة والتفسيرات

إن حقيقة أن قوة معينة تعمل على جسم مغمور في الماء معروفة للجميع: يبدو أن الأجسام الثقيلة تصبح أخف وزناً - على سبيل المثال، جسمنا عندما نغطس في الحمام. عند السباحة في النهر أو البحر، يمكنك بسهولة رفع وتحريك الحجارة الثقيلة جدًا على طول الجزء السفلي - تلك التي لا يمكن رفعها على الأرض. وفي الوقت نفسه، تقاوم الأجسام خفيفة الوزن الغمر في الماء: فإغراق كرة بحجم ثمرة بطيخة صغيرة يتطلب القوة والبراعة؛ على الأرجح لن يكون من الممكن غمر كرة يبلغ قطرها نصف متر. من الواضح بديهيًا أن إجابة السؤال - لماذا يطفو جسم (ويغوص جسم آخر) ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتأثير السائل على الجسم المغمور فيه؛ لا يمكن للمرء أن يكون راضيًا عن الإجابة بأن الأجسام الخفيفة تطفو والأجسام الثقيلة تغرق: لوحة فولاذية، بالطبع، ستغرق في الماء، ولكن إذا قمت بإخراج صندوق منها، فيمكنها أن تطفو؛ لكن وزنها لم يتغير.

وينتج عن وجود الضغط الهيدروستاتيكي قوة طفو تؤثر على أي جسم في سائل أو غاز. وكان أرخميدس أول من حدد قيمة هذه القوة في السوائل تجريبيا. يتم صياغة قانون أرخميدس على النحو التالي: يتعرض الجسم المغمور في سائل أو غاز لقوة طفو تساوي وزن كمية السائل أو الغاز التي يزيحها الجزء المغمور من الجسم.

معادلة

يمكن حساب قوة أرخميدس المؤثرة على جسم مغمور في سائل بالصيغة: Fأ = ρ و جي فيالجمعة،

حيث ρl هي كثافة السائل،

ز – تسارع السقوط الحر،

Vpt هو حجم جزء الجسم المغمور في السائل.

يعتمد سلوك الجسم الموجود في سائل أو غاز على العلاقة بين وحدات الجاذبية Ft والقوة الأرخميدية FA التي تعمل على هذا الجسم. الحالات الثلاث التالية ممكنة:

1) قدم> FA – يغرق الجسم؛

2) Ft = FA – يطفو الجسم في سائل أو غاز؛

3) قدم< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

والغازات الساكنة.

يوتيوب الموسوعي

• 1 / 5

  تمت صياغة قانون أرخميدس على النحو التالي: تؤثر على الجسم المغمور في سائل (أو غاز) قوة طفو تساوي وزن السائل (أو الغاز) في حجم الجزء المغمور من الجسم. القوة تسمى بقوة أرخميدس:

  F A = ​​​​ρ g V , (\displaystyle (F)_(A)=\rho (g)V,)

  أين ρ (\displaystyle \rho )- كثافة السائل (الغاز)، ز (\displaystyle (g))هو تسارع السقوط الحر، و الخامس (\displaystyle V)- حجم الجزء المغمور من الجسم (أو الجزء من حجم الجسم الموجود تحت السطح). إذا كان الجسم يطفو على السطح (يتحرك بشكل منتظم لأعلى أو لأسفل)، فإن قوة الطفو (وتسمى أيضًا قوة أرخميدس) تساوي في الحجم (ومعاكسة في الاتجاه) لقوة الجاذبية المؤثرة على حجم السائل (الغاز). يزيحه الجسم، ويتم تطبيقه على مركز ثقل هذا الحجم.

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

  أما بالنسبة للجسم الموجود في غاز، مثلا في الهواء، فلمعرفة قوة الرفع لا بد من استبدال كثافة السائل بكثافة الغاز. على سبيل المثال، يطير بالون الهيليوم إلى الأعلى لأن كثافة الهيليوم أقل من كثافة الهواء.

  يمكن تفسير قانون أرخميدس باستخدام الفرق في الضغط الهيدروستاتيكي باستخدام مثال الجسم المستطيل.

  P B − P A = ρ g h (\displaystyle P_(B)-P_(A)=\rho gh) F B − F A = ​​​​ρ g h S = ρ g V , (\displaystyle F_(B)-F_(A)=\rho ghS=\rho gV,)

  أين ب أ، ب ب- الضغط عند النقاط أو ب, ρ - كثافة السوائل، ح- فارق المستوى بين النقاط أو ب, س- مساحة المقطع العرضي الأفقي للجسم، الخامس- حجم الجزء المغمور من الجسم.

  في الفيزياء النظرية، يُستخدم قانون أرخميدس أيضًا في شكل متكامل:

  F A = ​​​​∬ S p d S (\displaystyle (F)_(A)=\iint \limits _(S)(p(dS))),

  أين س (\displaystyle S) - مساحة السطح, ص (\displaystyle p)- الضغط عند نقطة تعسفية، ويتم التكامل على كامل سطح الجسم.

  في غياب مجال الجاذبية، أي في حالة انعدام الوزن، لا يعمل قانون أرخميدس. رواد الفضاء على دراية بهذه الظاهرة. على وجه الخصوص، في حالة انعدام الجاذبية لا توجد ظاهرة الحمل الحراري (الطبيعي)، وبالتالي، على سبيل المثال، تبريد الهواء وتهوية حجرات المعيشة مركبة فضائيةأنتجت قسرا من قبل المشجعين.

  التعميمات

  هناك تماثل معين لقانون أرخميدس صالح أيضًا في أي مجال من القوى التي تعمل بشكل مختلف على الجسم وعلى السائل (الغاز)، أو في مجال غير منتظم. على سبيل المثال، يشير هذا إلى مجال قوى القصور الذاتي (على سبيل المثال، قوة الطرد المركزي) - يعتمد الطرد المركزي على ذلك. مثال على مجال ذي طبيعة غير ميكانيكية: يتم إزاحة مادة مغناطيسية في الفراغ من منطقة ذات مجال مغناطيسي ذي كثافة أعلى إلى منطقة ذات كثافة أقل.

  اشتقاق قانون أرخميدس للأجسام ذات الشكل التعسفي

  الضغط الهيدروستاتيكي للسائل في العمق ح (\displaystyle h)هنالك ع = ρ ز ح (\displaystyle p=\rho gh). وفي نفس الوقت نعتبر ρ (\displaystyle \rho )السوائل وقوة مجال الجاذبية قيم ثابتة، أ ح (\displaystyle h)- معامل. لنأخذ جسمًا ذو شكل عشوائي وحجمه غير صفر. دعونا نقدم نظام الإحداثيات المتعامد الصحيح Oxyz (\displaystyle Oxyz)، واختر اتجاه المحور z ليتوافق مع اتجاه المتجه ز → (\displaystyle (\vec (g))). وضعنا الصفر على طول المحور z على سطح السائل. دعونا نختار منطقة أولية على سطح الجسم د س (\displaystyle dS). سيتم التأثير عليه من خلال قوة ضغط السوائل الموجهة إلى الجسم، د F → A = − p d S → (\displaystyle d(\vec (F))_(A)=-pd(\vec (S))). للحصول على القوة التي ستعمل على الجسم، خذ التكامل على السطح:

  F → A = − ∫ S p d S → = − ∫ S ρ g h d S → = − ρ g ∫ S h d S → = ∗ − ρ g ∫ V g r a d (h) d V = ∗ ∗ − ρ g ∫ V e → z d V = − ρ g e → z ∫ V d V = (ρ g V) (− e → z) (\displaystyle (\vec (F))_(A)=-\int \limits _(S)(p \,d(\vec (S)))=-\int \limits _(S)(\rho gh\,d(\vec (S)))=-\rho g\int \limits _(S)( h\,d(\vec (S)))=^(*)-\rho g\int \limits _(V)(grad(h)\,dV)=^(**)-\rho g\int \limits _(V)((\vec (e))_(z)dV)=-\rho g(\vec (e))_(z)\int \limits _(V)(dV)=(\ رو gV)(-(\vec (e))_(z)))

  عند الانتقال من تكامل السطح إلى تكامل الحجم، نستخدم نظرية أوستروجرادسكي-غاوس المعممة.

  ∗ ح (س، ص، ض) = ض؛ ∗ ∗ g r a d (h) = ∇ h = e → z (\displaystyle ()^(*)h(x,y,z)=z;\quad ^(**)grad(h)=\nabla h=( \vec (ه))_(ض))

  نجد أن معامل قوة أرخميدس يساوي ρ ز V (\displaystyle \rho gV)، وهو موجه إلى الجانب، الاتجاه المعاكسناقلات قوة مجال الجاذبية.

  صيغة أخرى (أين ρ t (\displaystyle \rho _(t))- كثافة الجسم، ρ الصورة (\displaystyle \rho _(s))- كثافة الوسط المغمور فيه).

  إن اعتماد الضغط في السائل أو الغاز على عمق غمر الجسم يؤدي إلى ظهور قوة الطفو (أو قوة أرخميدس) التي تؤثر على أي جسم مغمور في سائل أو غاز.

  إن قوة أرخميدس موجهة دائمًا عكس قوة الجاذبية، وبالتالي فإن وزن الجسم في السائل أو الغاز يكون دائمًا أقل من وزن هذا الجسم في الفراغ.

  يتم تحديد حجم قوة أرخميدس من خلال قانون أرخميدس.

  

  تم تسمية القانون على اسم اليونانية القديمة العالم أرخميدس,الذي عاش في القرن الثالث قبل الميلاد.

  

  يعد اكتشاف القانون الأساسي للهيدروستاتيكا أعظم إنجاز للعلم القديم. على الأرجح، أنت تعرف بالفعل الأسطورة حول كيفية اكتشاف أرخميدس لقانونه: "في أحد الأيام، اتصل به الملك السيراقوسي هييرو وقال.... وماذا حدث بعد ذلك؟ ...

  وقد ذكر قانون أرخميدس لأول مرة في أطروحته "عن الأجسام الطافية". كتب أرخميدس: "الأجسام الأثقل من السائل، المغمورة في هذا السائل، ستغرق حتى تصل إلى القاع، وفي السائل تصبح أخف وزنًا بوزن السائل بحجم يساوي حجم الجسم المغمور. "

  صيغة أخرى لتحديد قوة أرخميدس:

  

  ومن المثير للاهتمام أن قوة أرخميدس تكون صفرًا عندما يتم ضغط الجسم المغمور في سائل بقوة إلى الأسفل بقاعدته بأكملها.

  وزن الجسم الموجود في السائل (أو الغاز)

  وزن الجسم في الفراغ بو = ملغ.
  إذا غمر جسم في سائل أو غاز
  الذي - التي P = بو - فا = بو - Pzh

  ينخفض ​​وزن الجسم المغمور في سائل أو غاز بمقدار قوة الطفو المؤثرة على الجسم.

  او اخرى:

  يفقد الجسم المغمور في سائل أو غاز من وزنه نفس وزن السائل الذي أزاحه.

  رف الكتب

  يتحول

  كثافة الكائنات الحية التي تعيش في الماء لا تختلف تقريباً عن كثافة الماء، لذا فهي لا تحتاج إلى هياكل عظمية قوية!

  

  تنظم الأسماك عمق الغوص عن طريق تغيير متوسط ​​كثافة أجسامها. للقيام بذلك، يحتاجون فقط إلى تغيير حجم المثانة السباحة عن طريق تقليص العضلات أو إرخائها.

  قبالة سواحل مصر توجد سمكة الفجاك الرائعة. اقتراب الخطر يجبر الفجاك على ابتلاع الماء بسرعة. في الوقت نفسه، يحدث التحلل السريع للمنتجات الغذائية في المريء الأسماك مع إطلاق كمية كبيرة من الغازات. لا تملأ الغازات التجويف النشط للمريء فحسب، بل تملأ أيضًا النتوء الأعمى المرتبط به. نتيجة لذلك، يتضخم جسم الفاجاك بشكل كبير، ووفقًا لقانون أرخميدس، فإنه يطفو بسرعة على سطح الخزان. وهنا يسبح معلقًا رأسًا على عقب حتى تختفي الغازات المنبعثة من جسده. بعد ذلك، تقوم الجاذبية بإنزاله إلى قاع الخزان، حيث يلجأ بين الطحالب السفلية.

  

  تشيليم (كستناء الماء) ينتج ثمارًا ثقيلة تحت الماء بعد الإزهار. هذه الثمار ثقيلة جدًا بحيث يمكنها بسهولة سحب النبات بأكمله إلى القاع. ومع ذلك، في هذا الوقت، في تشيليم الذي ينمو في المياه العميقة، تظهر انتفاخات على أعناق الأوراق، مما يمنحها قوة الرفع اللازمة، ولا تغرق.

  من أوائل القوانين الفيزيائية التي درسها الطلاب المدرسة الثانوية. يتذكر أي شخص بالغ هذا القانون تقريبًا على الأقل، بغض النظر عن مدى بعده عن الفيزياء. لكن من المفيد في بعض الأحيان العودة إلى التعريفات والصياغات الدقيقة - وفهم تفاصيل هذا القانون التي ربما تكون قد نسيت.

  ماذا يقول قانون أرخميدس؟

  هناك أسطورة مفادها أن العالم اليوناني القديم اكتشف قانونه الشهير أثناء الاستحمام. بعد أن انغمس في حاوية مملوءة بالماء حتى أسنانها، لاحظ أرخميدس أن الماء يتناثر - وشهد عيد الغطاس، وصياغة جوهر الاكتشاف على الفور.

  على الأرجح، في الواقع كان الوضع مختلفا، وقد سبق الاكتشاف ملاحظات طويلة. لكن هذا ليس مهمًا جدًا، لأنه على أية حال، تمكن أرخميدس من اكتشاف النمط التالي:

  • عند الانغماس 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 الأعلى، لذا فإن أي جسم أو جسم، يجد نفسه في سائل في حالة سكون، يتعرض للدفع؛
  • في هذه الحالة، قوة الطفو تساوي تمامًا المعامل الذي يتم الحصول عليه إذا تم ضرب حجم الجسم وكثافة السائل في تسارع السقوط الحر.

  لذلك، أثبت أرخميدس أن الجسم المغمور في سائل يزيح حجمًا من السائل يساوي حجم الجسم نفسه. إذا غمر جزء فقط من الجسم في سائل فإنه يزيح السائل، ويصبح حجمه مساوياً لحجم الجزء المغمور فقط.

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

  يمكنك صياغة قانون فيزيائي بشكل أكثر بساطة - القوة التي تدفع الجسم للخروج من السائل أو الغاز تساوي تمامًا وزن السائل أو الغاز الذي يزيحه هذا الجسم أثناء الغمر.

  وقد كتب القانون بالصيغة التالية:

  
  

  ما هي أهمية قانون أرخميدس؟

  النمط الذي اكتشفه العالم اليوناني القديم بسيط وواضح تمامًا. ولكن في نفس الوقت أهميته بالنسبة ل الحياة اليوميةلا يمكن المبالغة.

  وبفضل معرفة دفع الأجسام بالسوائل والغازات، يمكننا بناء السفن النهرية والبحرية، وكذلك المناطيد والبالونات للملاحة الجوية. لا تغرق السفن المعدنية الثقيلة نظرًا لأن تصميمها يأخذ في الاعتبار قانون أرخميدس والعواقب العديدة المترتبة عليه - فهي مبنية بحيث يمكنها أن تطفو على سطح الماء ولا تغرق. تعمل الملاحة الجوية على مبدأ مماثل - فهي تستخدم طفو الهواء، كما لو كانت أخف وزنا في عملية الطيران.