Әртүрлі сұйықтықтардағы архимед күші. Қалқымалы күш

Архимед заңы былай тұжырымдалған: сұйыққа (немесе газға) батырылған денеге осы дене ығыстырған сұйықтың (немесе газдың) салмағына тең қалқымалы күш әсер етеді. Күш деп аталады Архимедтің күшімен:

мұндағы сұйықтың (газдың) тығыздығы, еркін түсу үдеуі және суға батқан дененің көлемі (немесе жер бетінен төмен орналасқан дене көлемінің бөлігі). Егер дене бетінде қалқып жүрсе немесе бірқалыпты жоғары немесе төмен қозғалса, онда қалқымалы күш (архимед күші деп те аталады) ығыстырылған сұйықтықтың (газдың) көлеміне әсер ететін ауырлық күшіне шамасы бойынша тең (және бағыты бойынша қарама-қарсы) болады. дене арқылы және осы көлемнің ауырлық центріне қолданылады.

Архимед күші дененің ауырлық күшін теңестірсе, дене жүзеді.

Айта кету керек, дене толығымен сұйықтықпен қоршалған болуы керек (немесе сұйықтықтың бетімен қиылысуы). Мәселен, Архимед заңын резервуардың түбінде жатқан, түбіне герметикалық тиіп тұрған текшеге қолдануға болмайды.

Газдағы, мысалы ауадағы денеге келетін болсақ, көтеру күшін табу үшін сұйықтықтың тығыздығын газдың тығыздығына ауыстыру керек. Мысалы, гелийдің тығыздығы ауаның тығыздығынан аз болғандықтан, гелий шары жоғары қарай ұшады.

Архимед заңын тікбұрышты дененің мысалын пайдалана отырып, гидростатикалық қысымның айырмашылығын пайдаланып түсіндіруге болады.

Қайда П А , П Б- нүктелердегі қысым АЖәне Б, ρ - сұйықтықтың тығыздығы, h- нүктелер арасындағы деңгей айырмашылығы АЖәне Б, С- дененің көлденең қимасының ауданы, В- дененің суға батырылған бөлігінің көлемі.

18. Тыныштықтағы сұйықтықтағы дененің тепе-теңдігі

Сұйықтыққа (толық немесе ішінара) батырылған дене сұйықтықтан төменнен жоғарыға бағытталған және дененің батырылған бөлігінің көлеміндегі сұйықтықтың салмағына тең болатын жалпы қысымды сезінеді. П сен т = ρ және gV Погр

Бетінде қалқып жүрген біртекті дене үшін қатынас ақиқат болады

Қайда: В- қалқымалы дененің көлемі; ρ м- дене тығыздығы.

Қалқымалы дененің бар теориясы өте кең, сондықтан біз бұл теорияның тек гидравликалық мәнін қарастырумен шектелеміз.

Тепе-теңдік күйінен шығарылған қалқымалы дененің осы күйге қайта оралу қабілеті деп аталады. тұрақтылық. Кеменің суға батырылған бөлігінің көлемінде алынған сұйықтықтың салмағы деп аталады орын ауыстыру, және нәтижелі қысымның қолдану нүктесі (яғни, қысым орталығы) болып табылады орын ауыстыру орталығы. Кеменің қалыпты жағдайында ауырлық орталығы МЕНжәне орын ауыстыру орталығы гбір тік сызықта жатыңыз О"-О", кеменің симметрия осін білдіретін және навигация осі деп аталады (2.5-сурет).

Сыртқы күштердің әсерінен кеме белгілі бір бұрышқа α еңкейсін, кеме бөлігі KLMсұйықтықтан шықты және бөлінді K"L"M", керісінше, оған сүңгіп кетті. Бұл ретте біз ығысу орталығына жаңа позиция алдық d». Оны нүктеге қолданайық d»көтеру Ржәне оның әрекет сызығын симметрия осімен қиылысқанша жалғастырады О"-О". Алынған ұпай мшақырды метаорталық, және сегмент мС = сағшақырды метацентрлік биіктік. деп есептейміз hоң болса нүкте мнүктесінен жоғары орналасқан C, және теріс - басқаша.

Күріш. 2.5. Кеменің көлденең профилі

Енді кеменің тепе-теңдік шарттарын қарастырайық:

1) егер h> 0, содан кейін кеме бастапқы орнына оралады; 2) егер h= 0, онда бұл индиферентті тепе-теңдік жағдайы; 3) егер h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.

Демек, ауырлық орталығы неғұрлым төмен болса және метацентрлік биіктік неғұрлым үлкен болса, соғұрлым ыдыстың тұрақтылығы жоғары болады.

Сынып: 7

ҮЙРЕНУ МАҚСАТТАРЫ:

Оқушылардың қалқымалы күш туралы білімдерін дамытуды жалғастыру, Архимед күшінің мәні қандай шамаларға байланысты екенін анықтау (тәуелді емес).
Физикалық эксперимент жүргізу және оның нәтижелері бойынша қорытындылар мен жалпылаулар жасау қабілеттерін дамыту.

ДАМУ МАҚСАТТАРЫ:

Суворовтық оқушылардың мотивациялық қасиеттерін, пәнге деген танымдық қызығушылығын дамыту.
Шығармашылық қабілеттерін дамыту.
Алған білімдерін жаңа оқу жағдайында қолдана білу және өтілген материалды талдау қабілеттерін дамыту.
Оқу-ұйымдастырушылық, оқу-интеллектуалдық, оқу-ақпараттық, оқу-коммуникативтік құзыреттіліктерін дамыту.

БІЛІМ БЕРУ МАҚСАТЫ:

Ғылыми дүниетанымының қалыптасуына ықпал ету.
Өтілген тақырыптың практикалық маңыздылығын көрсетіңіз.
Бірлескен мәселені шешу үшін топта жұмыс істеу қабілетін дамыту.

САБАҚ ТҮРІ: жаңа білім мен дағдыны қалыптастыру сабағы.

САБАҚ ТҮРІ: зерттеу элементтерімен эвристикалық әңгіме.

МАТЕРИАЛДЫҚ ҚОЛДАУ:

Құралдар мен жабдықтар: денелер жинағы, динамометрлер, сұйықтықтардың әртүрлі түрлері, тең иінді рычаг, сұйықтыққа арналған ыдыстар, Архимед шелегі, пластилин.

Интерактивті тақта, сабақ презентациясы, үлестірмелі материалдар (тесттер, зерттеу нәтижелерін жазуға арналған жұмыс парақтары, жетістіктер кестелері).

ЗЕРТТЕУ СҰРАҚТАРЫ:

Архимедтің күші.
Архимед күшінің табиғаттағы, күнделікті өмірдегі және техникадағы көрінісі.

Сабақтар кезінде

Ұйымдастыру уақыты

Позитивті мотивацияны қалыптастыру.

Сабағымызды бастамас бұрын алдарыңыздағы парақтарға назар аударыңыз. «Жұмыс парағын» табыңыз, онда сіз сабақ кезінде барлық жазбаларыңызды сақтайсыз, содан кейін оны жұмыс дәптеріңізге қойыңыз. «Жетістік парағына» сабақта жасаған жұмысыңыз үшін жинаған ұпайларыңызды енгізесіз, сабақ соңында барлық ұпайларды қосып, өзіңізге баға қоясыз. Сіздің нәтиже жұмысыңызға байланысты. Түрлі түсті сигнал карталарын бір жаққа қойыңыз, олар сізге сабақтың соңында ғана қажет болады.

Анықтамалық білімді жаңарту

Бүгінгі сабақта біз «Сұйықтар мен газдардың оларға батырылған денелерге әсері» тақырыбын оқуды жалғастырамыз. Сұйыққа немесе газға батырылған денеге қандай күш әсер ететінін есіңізде сақтаңыз? (Шығарып алу).

Ол қалай бағытталған? (тік жоғары).

Мұны қандай қарапайым тәжірибе растай алады? (Теннистік доппен тәжірибе). Суворов ардагері өз тәжірибесін көрсетуде.

Қалқымалы күш дегеніміз не? (Денені сұйықтықтан немесе газдан итеретін күш батырылған дененің немесе оның денесінің бір бөлігіндегі сұйықтықтың немесе газдың салмағына тең.)

Қалқымалы күштің мәнін тәжірибе жүзінде қалай анықтауға болады? (Дененің ауадағы салмағын, содан кейін сұйықтықтағы дененің салмағын өлшеп, дененің ауадағы салмағынан сұйықтықтағы дененің салмағын алып тастау керек).

Сұйыққа немесе газға батырылған әрбір денеде қалқымалы күш пайда бола ма? (Иә.)

Тәжірибені көрсету. (Проблемалық сұрақтың мәлімдемесі) Әрқайсысы 1Н болатын 2 салмақ бірдей қол рычагында теңестіріледі. Содан кейін салмақтарды ыдыстарға түсіреді, біреуі қарапайым сумен, екіншісі тұзды сумен, теңгерімсіздік байқалады. Неліктен рычагтың ауадағы тепе-теңдігі бірдей салмақтағы жүктерді сұйықтыққа салғанда бұзылады? Суворовтар болжам жасайды, бірақ сұраққа дұрыс жауап бере алмайды. Бүгін сабақта сіз осы сұраққа жауап беруіңіз керек. Қалқымалы күшті алғаш зерттеген ежелгі грек ғалымы Архимед болды, сондықтан бұл күш Архимед күші деп аталады. «Жұмыс парағын» алып, сабақтың тақырыбын жазыңыз: «Архимед күші».

Сабағымыздың мақсаты: Архимед күшін, яғни. берілген күш қандай шамаға тәуелді, қай шамаға тәуелді емес екенін анықтау, оны анықтауды және бұл күштің қай жерде қолданылғанын табуды үйрету.

Архимед деген кім?

Жаңа білімді қалыптастыру

Архимед – ежелгі Грецияның көрнекті ғалымы, біздің дәуірімізге дейінгі 3 ғасырда Сицилия аралындағы Сиракуза қаласында дүниеге келген. Архимед өзінің әкесі, астроном және математик Фидиядан, Сиракуздық тиран Иероның туысы, тамаша білім алды. Жас кезінде ол бірнеше жыл Александрияның ең ірі мәдени орталығында болды, онда астроном Конон және математик Эратосфенмен дос болды. Бұл оның көрнекті қабілеттерінің дамуына түрткі болды. Ол физика және геометрия салаларындағы көптеген ғылыми еңбектерімен танымал болды. Оның өнертабысы егістіктерді суаруға арналған «бұранда-бұранда» машина болды және ол левередж теориясын жасады. Ол өз қаласының нағыз патриоты болды. Ол кезде 2-Пуни соғысы жүріп жатқан болатын. Қаланы тамаша флоты бар Рим әскері қоршауға алды. Архимед инженерлік қорғаныс ұйымдастырды. Ол жау кемелерін суға батыратын көптеген таңғажайып машиналар жасады. Архимедтен кейін көптеген шығармалар қалды. Ең маңызды жаңалықтардың бірі кейін Архимед заңы деп аталатын заң болды.

Енді сіз, жас Архимед ретінде, қалқымалы күшті зерттеуге тура келеді. Зерттеу мақсаттарыңызды көрсетіңіз

Сұйықтықтың қалқымалы әрекетін анықтаңыз.
Архимед күші қандай факторларға байланысты екенін табыңыз.
Архимед күші қандай факторларға тәуелді емес екенін табыңыз.

Проблемалық сұрақ. Қалқымалы күштің мәніне қандай факторлар әсер ететінін ұсыныңыз.

Ықтимал болжамдар: (гипотезалар)

дене көлемі
дене тығыздығы
дене пішіні
сұйық тығыздығы
батыру тереңдігі

Біз өз болжамдарымызды қалай тексере аламыз? Тәжірибелер арқылы және теориялық қорытындылар көмегімен.

Болжамдарыңызды сынап көрейік. Енді сендер 5 топқа бөлініп, құрал-жабдықтар мен сәйкес тапсырманы аласыңдар. Жұмыстың нәтижесін жұмыс парақтарында көрсетіңіз, қорытынды жасаңыз және нәтижеңізді тақтадағы жиынтық кестеге енгізіңіз.

1-топқа тапсырма

Құрал-жабдықтар: суы бар ыдыс, динамометр, алюминий және бірдей көлемдегі жіпте болат сырықтар.

F a 1 = F a2 =

Архимед күшінің дененің тығыздығына тәуелділігі (тәуелсіздігі) туралы қорытынды жасаңыз.

2-топқа тапсырма

Құрал-жабдықтар: суы бар ыдыс, динамометр, жіптегі металл корпус.

Суға батырылған дене көлемінің 1/2 бөлігіне әсер ететін архимед күшін анықтаңыз.

Ауадағы P = судағы P = F a1 =

Сұйыққа толығымен батырылған денеге әсер ететін архимед күшін анықтаңыз.
Осы күштерді салыстырыңыз.

F a 1 = F a2 =

Архимед күшінің дененің батырылған бөлігінің көлеміне тәуелділігі (тәуелсіздігі) туралы қорытынды жасаңыз.

3-топқа тапсырма

Құрал-жабдықтар: динамометр, таза және тұзды суы бар ыдыстар, жіптегі болат сырық.

4-топқа тапсырма

Құрал-жабдықтар: көлемі бірдей, бірақ пішіні әртүрлі пластилин денелері, суы бар ыдыс, динамометр.

Сфералық денеге әсер ететін архимед күшін анықтаңыз

Ауадағы P = судағы P = F a1 =

Тік бұрышты денеге әсер ететін архимед күшін анықтаңыз

Ауадағы P = судағы P = F a 2 =

Осы күштерді салыстырыңыз

F a 1 = F a2 =

Архимед күшінің дене пішініне тәуелділігі (тәуелсіздігі) туралы қорытынды жасаңыз.

5-топқа тапсырма

Құрал-жабдықтар: суы бар ыдыс, динамометр, металл цилиндр, өлшеуіш сызғыш.

Денені 5 см тереңдікке батырған кезде оған әсер ететін архимед күшін анықтаңыз.

Ауадағы P = судағы P = F a1 =

Денені 10 см тереңдікке батырған кезде оған әсер ететін архимед күшін анықтаңыз.

Ауадағы P = судағы P = F a 2 =

Денеге 5 см және 10 см тереңдікке батырылған кезде әсер ететін архимед күшін салыстырыңыз.

F a 1 = F a2 =

Архимед күшінің дененің батыру тереңдігіне тәуелділігі (тәуелсіздігі) туралы қорытынды жасаңыз.

Бұл кезде теоретик мұғалім берген жоспар бойынша тақтада жұмыс істейді, орын ауыстырған сұйықтықтың салмағы ретінде архимед күшін табады. Fa= f g V

Нәтижелерді алғаннан кейін жалпы қорытынды жасалады. Қорытындыны суворовтық офицерлер дәптерге жазып алады.

Теориялық қорытындының нәтижесі мен экспериментаторлардың тұжырымдарын салыстыра отырып, олардың сәйкес келетінін көреміз.

Білімімізді екі сабақта қорытындылайық.

Архимед күшін табу әдістері

Сұйықтыққа батырылған бүкіл денені итеріп шығаратын күш осы дене көлеміндегі сұйықтықтың салмағына тең. Бұл заң газдарға да қатысты.

Бұл ой Архимедке шомылып жатқанда келген деген аңыз бар. Мына аңызды тыңдап көрейік. Өлеңінен бір көрініс Е.С. Ефимовский «Ұлы ежелгі ғалым Архимедтің өмірі, ашқан жаңалықтары, күресі және өлімі».

Архимед шелегімен тәжірибе. Архимедті сомдаған Суворов жауынгері көрсетеді. Серіппеге шелек пен цилиндр ілінеді. Цилиндрдің көлемі шелектің ішкі көлеміне тең. Серіппенің созылуы көрсеткішпен көрсетіледі. Цилиндрді түгелдей құйма стаканға су құйғанда, бұлақтың жиырылып, судың стақанға құйылғанын көреміз. Төгілген судың көлемі суға батырылған дененің көлеміне тең. Стакандағы суды шелекке құйып көрейік және серіппе көрсеткішінің бастапқы орнына оралғанын көрейік. Бұл суды итеріп шығарған күш дене ығыстырған судың салмағына тең екенін білдіреді.

Архимедтің күшін өмірде қай жерде кездестіресіз? Фототапсырмаларды көрсету

Фото №1. (Өлі теңіз) Палестина мен Израиль аумағында бір қарағанда оғаш теңіз бар. Сіз теңізге батып кете алмайсыз. Неліктен?

Фото №2. (Балықтар) Балықтар жүзу көпіршіктерінің арқасында денесінің көлемін өзгерту арқылы суға түсу тереңдігін оңай реттей алады. Жүзу қуығының көлемі азайған кезде балық суға батады ма, әлде жүзеді ме? (Сүңгу, өйткені дененің көлемі азайған кезде архимед күші де азаяды).

Фото №3. (Кит) Кит суда өмір сүрсе де, өкпемен тыныс алады. Алайда, өкпесі бар кит құрлықта қалса, бір сағат өмір сүрмейді. Неліктен? (Ауыр ауырлық күші жануарды жерге итереді. Киттің қаңқасы бұл салмаққа төтеп беруге бейімделмеген; кит тіпті дем ала алмайды, өйткені дем алу үшін өкпені кеңейту керек, яғни оның айналасындағы бұлшықеттерді көтеру керек кеуде, ал ауада бұл бұлшықеттердің салмағы бірнеше ондаған мың Ньютонды құрайды).

№4 сурет. (Кеме, сүңгуір қайықтар, шарлар) Архимед күшін қолдану мысалдары.

Бастапқы біріктіру

Ойланып, жауап беріңіз:

№1. Бірдей көлемдегі денелер (болат және шыны) суға түсіріледі. Оларға бірдей қалқымалы күштер әрекет ете ме?

№ 2. Бірінші сынып оқушысы мен жетінші сынып оқушысы суға батып кетті. Су кімді қатты итереді?

№3. Бірде бала 2м тереңдікке, бірде 3м тереңдікке сүңгиді. Қандай жағдайда су оны көбірек итереді?

Резерв* №1 нұсқа. Көлемі 4 м 3 теңізге толығымен батқан батисфераға әсер ететін қалқымалы күшті анықтаңыз? Теңіз суының тығыздығы 1030кг/м3 (41200н)

№2 нұсқа. Көлемі 0,3 м 3 темірбетон плитасы жартылай суға батырылады. Оған қандай Архимед күші әсер етеді? Судың тығыздығы 1000кг/м3 (1500н)

Үйренген материалды бекіту

Тесттермен жұмыс жасау міндеті анықталады. Суворов оқушылары мұғалімді тыңдайды, тест сұрақтарына жазбаша және (компьютерде) жауап береді және өзін-өзі тексеруді орындайды.

Өзіңізді тексеріңіз. Сіз Архимедтің күшін жақсы зерттедіңіз бе? Тест (қосымшаны қараңыз)

Сабақты және өзіндік жұмысты қорытындылау

Сабағымыз аяқталды, қорытындылау уақыты келді. Сіз жинаған барлық ұпайларды санаңыз.

Рефлексия. Сабаққа 3 деген баға алғандарға сары үшбұрышты, 4 алғандарға жасыл шаршыны, 5 алғандарға қызыл жұлдызшаны көтеру.

Өзіндік жұмыс тапсырмасы: Перышкин А.В. «Физика-7» § 49, 24-жаттығу No3.4

Шығармашылық тапсырма: «Егер Архимедтің күші жойылса...» тақырыбына эссе жазу.

№	Сұрақ	Жауап опциялары	Жауап
1		A) Біріншіге B) Екіншісі үшін C) Екі дене үшін де бірдей
2	Қай дене ең аз қалқымалы күшке ие?	A) Үшіншіден B) Екіншісі үшін В) Біріншіге
3	Үлкен Архимед күші қай денеге әсер етеді?	A) Біріншіге B) Екіншісі үшін B) Үшіншіден
4	Тепе-теңдік арқалығына көлемі бірдей екі алюминий цилиндр ілінген. Бір цилиндрді суға, екіншісін спиртке салса, таразы тепе-теңдігі бұзыла ма?	A) Цилиндр спиртке ілініп қалады B) Судағы цилиндрден артық B) Бұзылмайтын болады
5	Көлемі 0,001 м3 суға батырылған денеге әсер ететін қалқымалы күшті анықтаңыз.	A) 10Н B) 100Н B) 1000Н

ЖҰМЫС ПАРАҒЫ

АРХИМЕД КҮШІ
ТӘУЕЛДІ: 1. 2.	ТӘУЕЛДІ ЕМЕС: 1. 2. 3.

АРХИМЕД КҮШІН ТАБУДЫҢ ЖОЛДАРЫ

1.
2.
3.

Архимед күшінің күнделікті өмірде, табиғатта, техникада көріну мысалдары

ЖЕТІСТІКТЕР ТІЗІМІ

ТЕОРИСТКЕ ТАПСЫРМА

Сұйыққа батырылған денеге әсер ететін қалқымалы күштің формуласын жаз.
Сұйықтықтың салмағын қалай табуға болады?
Сұйықтықтың массасын қалай табуға болады?
Ауыстырылған сұйықтықтың көлемі қандай?
Қалқымалы (архимед күші) қалай табуға болады?
Формуланы талда. Қорытынды жасаңыз: Архимед күшінің мәні қандай факторларға байланысты?

Жұмыс мәтіні суретсіз және формуласыз орналастырылған.
Жұмыстың толық нұсқасы PDF форматындағы «Жұмыс файлдары» қойындысында қолжетімді

Кіріспе

Сәйкестігі:Егер сіз айналаңыздағы әлемге мұқият қарасаңыз, айналаңызда болып жатқан көптеген оқиғаларды біле аласыз. Ежелгі заманнан бері адам сумен қоршалған. Біз онда жүзген кезде денеміз кейбір күштерді су бетіне итереді. Мен өзіме көптен бері сұрақ қойдым: «Денелер неге жүзеді немесе батады? Су заттарды сыртқа шығарады ма?

Менің зерттеу жұмысым Архимед күші туралы сабақта алған білімімді тереңдетуге бағытталған. Мені қызықтыратын сұрақтарға өмірлік тәжірибені, қоршаған шындықты бақылауды пайдалана отырып жауап беріңіз, өз тәжірибемді жүргізіп, олардың нәтижелерін түсіндіріңіз, бұл менің осы тақырып бойынша білімімді кеңейтеді. Барлық ғылымдар өзара байланысты. Ал барлық ғылымдардың ортақ зерттеу объектісі – адам «плюс» табиғат. Архимед күшінің әрекетін зерттеу бүгінгі күні өзекті екеніне сенімдімін.

Гипотеза:Менің ойымша, үйде сіз сұйықтыққа батырылған денеге әсер ететін қалқымалы күштің шамасын есептеп, оның сұйықтықтың қасиеттеріне, дененің көлеміне және пішініне байланысты екенін анықтауға болады деп ойлаймын.

Зерттеу нысаны:Сұйықтардағы қалқымалы күш.

Тапсырмалар:

Архимед күшінің ашылу тарихын оқу;

Архимед күшінің әрекеті бойынша оқу әдебиеттерін оқу;

Өз бетінше эксперимент жүргізу дағдыларын дамыту;

Қалқымалы күштің мәні сұйықтықтың тығыздығына тәуелді екенін дәлелдеңіз.

Зерттеу әдістері:

Зерттеу;

Есептелген;

Ақпаратты іздеу;

Бақылаулар

1. Архимед құдіретінің ашылуы

Архимедтің көшеде жүгіріп барып, «Эврика!» деп айғайлағаны туралы әйгілі аңыз бар. Бұл жай ғана оның судың қалқымалы күші оның ығыстыратын судың салмағына тең, ал көлемі оған батырылған дененің көлеміне тең екенін ашуы туралы әңгімелейді. Бұл жаңалық Архимед заңы деп аталады.

Біздің эрамызға дейінгі 3 ғасырда ежелгі грек қаласының Сиракузасының патшасы Хиеро өмір сүрді және ол өзіне таза алтыннан жаңа тәж жасағысы келді. Мен оны дәл қажетінше өлшеп, зергерге тапсырыс бердім. Бір айдан кейін шебер алтынды тәж түрінде қайтарып берді және оның салмағы берілген алтынның массасындай болды. Бірақ кез келген нәрсе болуы мүмкін және шебер күмісті немесе одан да жаманы мыс қосу арқылы алдауы мүмкін еді, өйткені сіз көзбен ажырата алмайсыз, бірақ массасы бұл болуы керек. Ал патша білгісі келеді: жұмыс адал атқарылды ма? Содан кейін ол ғалым Архимедтен шебердің тәжін таза алтыннан жасағанын тексеруді сұрады. Белгілі болғандай, дененің массасы дене жасалған заттың тығыздығы мен оның көлемінің көбейтіндісіне тең: . Егер әртүрлі денелердің массасы бірдей болса, бірақ олар әртүрлі заттардан жасалған болса, онда олардың көлемдері әртүрлі болады. Егер шебер патшаға күрделілігіне байланысты көлемін анықтау мүмкін болмайтын зергерлік тәжді емес, патша сыйлаған пішіндегі металды қайтарса, онда бұл бірден түсінікті болар еді. оған басқа металды араластырды ма, жоқ па. Ал шомылу кезінде Архимед одан су ағып жатқанын байқады. Ол суға батырылған дене мүшелері алып жатқан көлеммен бірдей көлемде төгіліп жатыр деп күдіктенген. Ал Архимед тәждің көлемін оның ығыстырған су көлемімен анықтауға болатынын түсінді. Егер сіз тәждің көлемін өлшей алсаңыз, оны массасы бірдей алтын бөлігінің көлемімен салыстыруға болады. Архимед тәжді суға салып, су көлемінің қалай ұлғайғанын өлшеген. Ол сондай-ақ массасы тәждің салмағымен бірдей алтын бөлігін суға батырды. Содан кейін ол судың көлемінің қалай артқанын өлшеді. Екі жағдайда ығыстырылған судың көлемі әртүрлі болып шықты. Сөйтіп, ұстаз алдамшы болып әшкереленіп, ғылым тамаша жаңалықпен байыды.

Алтын тәж мәселесі Архимедті денелердің қалқып шығуы туралы мәселені зерттеуге түрткі болғаны тарихтан белгілі. Архимед жүргізген тәжірибелер бізге жеткен «Жүзбелі денелер туралы» эссесінде сипатталған. Бұл жұмыстың жетінші сөйлемін (теоремасын) Архимед былай тұжырымдаған: осы сұйықтыққа батырылған сұйықтықтан ауыр денелер ең түбіне жеткенше батады, ал сұйықта олар сұйықтың салмағынан жеңілірек болады. батырылған дененің көлеміне тең көлемде.

Бір қызығы, сұйықтыққа батырылған денені түбіне дейін бүкіл табанымен тығыз басқан кезде Архимед күші нөлге тең болады.

Гидростатиканың негізгі заңының ашылуы ежелгі ғылымның ең үлкен жетістігі болып табылады.

2. Архимед заңын тұжырымдау және түсіндіру

Архимед заңы сұйықтар мен газдардың оларға батырылған денеге әсерін сипаттайды және гидростатика мен газ статикасының негізгі заңдарының бірі болып табылады.

Архимед заңы былай тұжырымдалған: сұйықтыққа (немесе газға) батырылған денеге дененің батырылған бөлігінің көлеміндегі сұйықтың (немесе газдың) салмағына тең қалқымалы күш әсер етеді - бұл күш шақырды Архимедтің күшімен:

мұндағы сұйықтың (газдың) тығыздығы, ауырлық күшінің үдеуі, дененің суға батқан бөлігінің көлемі (немесе дене көлемінің жер бетінен төмен орналасқан бөлігі).

Демек, Архимед күші дене батырылған сұйықтықтың тығыздығына және осы дененің көлеміне ғана байланысты. Бірақ бұл, мысалы, сұйықтыққа батырылған дене затының тығыздығына байланысты емес, өйткені бұл мөлшер нәтиже формуласына кірмейді.

3. Архимед күшінің анықтамасы

Сұйықтықтағы денені итеру күшін осы құрылғы арқылы эксперименттік түрде анықтауға болады:

Кішкене шелек пен цилиндрлік корпусты штативке бекітілген серіппеге іліп қоямыз. Серіппенің созылуын штативтегі жебемен дененің ауадағы салмағын көрсете отырып белгілейміз. Корпусты көтеріп, оның астына су төгетін түтік деңгейіне дейін сұйықтық толтырылған дренажды түтігі бар стақан қоямыз. Осыдан кейін дене толығымен сұйықтыққа батырылады. Бұл жағдайда құйылатын ыдыстан шыныға көлемі дененің көлеміне тең сұйықтықтың бір бөлігі құйылады. Серіппе көрсеткіші көтеріліп, серіппе жиырылады, бұл сұйықтықтағы дене салмағының азайғанын көрсетеді. Бұл жағдайда денеге ауырлық күшімен бірге оны сұйықтықтан итеретін күш те әсер етеді. Егер шыныдан алынған сұйықтық шелекке құйылса (яғни, дене ығыстырған сұйықтық), онда серіппелі көрсеткіш бастапқы күйіне оралады.

Осы тәжірибеге сүйене отырып, сұйыққа толығымен батырылған денені итеріп шығаратын күш осы дене көлеміндегі сұйықтықтың салмағына тең деген қорытынды жасауға болады. Сұйықтағы (газдағы) қысымның дененің батыру тереңдігіне тәуелділігі сұйықтыққа немесе газға батырылған кез келген денеге әсер ететін қалқымалы күштің (Архимед күші) пайда болуына әкеледі. Дене сүңгу кезінде ауырлық күшінің әсерінен төмен қарай жылжиды. Архимед күші әрқашан ауырлық күшіне қарама-қарсы бағытталған, сондықтан сұйықтықтағы немесе газдағы дененің салмағы әрқашан осы дененің вакуумдағы салмағынан аз болады.

Бұл тәжірибе Архимед күші дене көлеміндегі сұйықтықтың салмағына тең екенін растайды.

4. Қалқымалы денелердің жағдайы

Сұйықтың ішінде орналасқан денеге екі күш әсер етеді: тігінен төмен бағытталған ауырлық күші және тігінен жоғары бағытталған архимед күші. Алғашында ол қозғалыссыз болса, осы күштердің әсерінен денеге не болатынын қарастырайық.

Бұл жағдайда үш жағдай болуы мүмкін:

1) Егер ауырлық күші архимед күшінен үлкен болса, онда дене төмен түседі, яғни батады:

, содан кейін дене суға батады;

2) Егер ауырлық модулі архимед күшінің модуліне тең болса, онда дене сұйықтың ішінде кез келген тереңдікте тепе-теңдікте болуы мүмкін:

, содан кейін дене қалқып кетеді;

3) Архимед күші ауырлық күшінен үлкен болса, онда дене сұйықтықтан көтеріледі - қалтқы:

, содан кейін дене жүзеді.

Егер жүзбелі дене сұйықтық бетінен ішінара шығып тұрса, онда қалқымалы дененің батырылған бөлігінің көлемі ығысқан сұйықтықтың салмағы қалқымалы дененің салмағына тең болатындай болады.

Архимед күші ауырлық күшінен үлкен, егер сұйықтықтың тығыздығы сұйықтыққа батырылған дененің тығыздығынан үлкен болса, егер

1) =— дене сұйық немесе газда қалқып жүреді, 2) >—дене суға батады, 3) < — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Тасымалдау кезінде ауырлық күші мен Архимед күші арасындағы байланыстың осы принциптері қолданылады. Дегенмен, судың үстінде тығыздығы судың тығыздығынан 8 есеге жуық үлкен болаттан жасалған алып өзен және теңіз кемелері қалқып жүреді. Бұл ыдыстың салыстырмалы түрде жұқа корпусының ғана болаттан жасалғандығымен түсіндіріледі және оның көлемінің көп бөлігін ауа алады. Кеменің орташа тығыздығы судың тығыздығынан айтарлықтай аз болып шығады; сондықтан ол суға батып қана қоймайды, сонымен қатар тасымалдауға үлкен көлемдегі жүктерді қабылдай алады. Өзендер, көлдер, теңіздер мен мұхиттарда жүзетін кемелер әртүрлі тығыздықтағы әртүрлі материалдардан жасалған. Кемелердің корпусы әдетте болат қаңылтырлардан жасалады. Кемелерге күш беретін барлық ішкі бекітпелер де металдардан жасалған. Кемелерді жасау үшін сумен салыстырғанда тығыздығы жоғары және төмен болатын әртүрлі материалдар пайдаланылады. Кеменің су асты бөлігімен ығыстырылған судың салмағы ауадағы жүкпен кеменің салмағына немесе жүкпен бірге кемеге әсер ететін ауырлық күшіне тең.

Аэронавтика үшін әуелі әуе шарлары пайдаланылды, олар бұрын қыздырылған ауамен, енді сутегімен немесе гелиймен толтырылған. Доптың ауаға көтерілуі үшін допқа әсер ететін архимед күші (жүзу күші) ауырлық күшінен артық болуы керек.

5. Эксперимент жүргізу

Шикі жұмыртқаның әртүрлі сұйықтықтардағы әрекетін зерттеңіз.

Мақсаты: қалқымалы күштің мәні сұйықтың тығыздығына байланысты екенін дәлелдеу.

Мен бір шикі жұмыртқа мен әртүрлі сұйықтықтарды алдым (1-қосымша):

Су таза;

Тұзбен қаныққан су;

Күнбағыс майы.

Алдымен шикі жұмыртқаны таза суға түсірдім - жұмыртқа батып кетті - «түбіне батып кетті» (2-қосымша). Содан кейін бір стақан таза суға ас қасық ас тұзын қостым, нәтижесінде жұмыртқа қалқып шығады (3-қосымша). Соңында мен жұмыртқаны күнбағыс майы бар стақанға түсірдім - жұмыртқа түбіне батып кетті (4-қосымша).

Қорытынды: бірінші жағдайда жұмыртқаның тығыздығы судың тығыздығынан үлкен, сондықтан жұмыртқа батып кетті. Екінші жағдайда тұзды судың тығыздығы жұмыртқаның тығыздығынан үлкен, сондықтан жұмыртқа сұйықтықта қалқып жүреді. Үшінші жағдайда жұмыртқаның тығыздығы күнбағыс майының тығыздығынан да көп, сондықтан жұмыртқа батып кетті. Сондықтан сұйықтықтың тығыздығы неғұрлым көп болса, соғұрлым ауырлық күші аз болады.

2. Архимед күшінің судағы адам ағзасына әсері.

Тәжірибе арқылы адам денесінің тығыздығын анықтап, оны тұщы және теңіз суының тығыздығымен салыстырып, адамның негізгі жүзу қабілеті туралы қорытынды жасау;

Ауадағы адамның салмағын және судағы адамға әсер ететін архимед күшін есептеңіз.

Алдымен мен таразы арқылы дене салмағымды өлшедім. Содан кейін ол дененің көлемін (бастың көлемінсіз) өлшеді. Мұны істеу үшін мен ваннаға жеткілікті мөлшерде су құйдым, сондықтан мен суға батырылған кезде мен толығымен суға батып кеттім (басымды қоспағанда). Әрі қарай, сантиметрлік таспаны пайдаланып, ваннаның үстіңгі жиегінен су деңгейіне дейін ℓ 1, содан кейін суға батырылған кезде ℓ 2 қашықтықты белгіледім. Осыдан кейін, алдын ала дайындалған үш литрлік банканы пайдаланып, мен ваннаға ℓ 1 деңгейінен ℓ 2 деңгейіне дейін су құя бастадым - мен ығыстырған судың көлемін осылай өлшедім (5-қосымша). Мен тығыздықты формула бойынша есептедім:

Ауадағы денеге әсер ететін ауырлық күші мына формула бойынша есептелді: , мұндағы ауырлық күшінің үдеуі ≈ 10. Қалқымалы күштің мәні 2-тармақта сипатталған формула бойынша есептелді.

Қорытынды: Адам денесі тығызырақ тұщы су, яғни ол оған батып кетеді. Адамға өзенге қарағанда теңізде жүзу оңайырақ, өйткені теңіз суының тығыздығы көбірек, сондықтан қалқымалы күш үлкен.

Қорытынды

Осы тақырыппен жұмыс істеу барысында біз көптеген жаңа және қызықты нәрселерді білдік. Біздің біліміміздің ауқымы Архимед күшінің әрекет ету саласында ғана емес, оны өмірде қолдануда да артты. Жұмысты бастамас бұрын бізде бұл туралы егжей-тегжейлі түсінік болған жоқ. Тәжірибелер барысында біз Архимед заңының дұрыстығын тәжірибе жүзінде растадық және қалтқы күші дененің көлеміне және сұйықтың тығыздығына байланысты екенін анықтадық, сұйықтың тығыздығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым архимед күші үлкен болады. Дененің сұйықтықтағы әрекетін анықтайтын нәтижелік күш дененің массасына, көлеміне және сұйықтықтың тығыздығына байланысты.

Жүргізілген тәжірибелерден басқа, Архимед күшінің ашылуы, денелердің жүзуі және аэронавтика туралы қосымша әдебиеттер зерттелді.

Сіздердің әрқайсысыңыз таңғажайып ашулар жасай аласыз және бұл үшін сізге арнайы білім немесе қуатты жабдық қажет емес. Бізге айналамыздағы әлемге мұқият қарау керек, өз пайымдауларымызда аздап тәуелсіз болу керек және ашылулар сізді күтпейді. Көпшіліктің білгісі келмеуі қоршаған ортаең күтпеген жерлерде қызығушылық танытатындарға көп мүмкіндіктер қалдырады.

Әдебиеттер тізімі

1. Мектеп оқушыларына арналған эксперименттердің үлкен кітабы - М.: Росман, 2009. - 264 б.

2. Уикипедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Archimedes_Law.

3. Перельман Я.И. Көңілді физика. - кітап 1. - Екатеринбург.: Диссертация, 1994.

4. Перельман Я.И. Көңілді физика. - кітап 2. - Екатеринбург.: Диссертация, 1994.

5. Перышкин А.В. Физика: 7-сынып: оқулық оқу орындары/ А.В. Перышкин. - 16-шы басылым, стереотип. - М.: Бустард, 2013. - 192 б.: ауру.

1-қосымша

2-қосымша

3-қосымша

4-қосымша

Сұйықтар мен газдардың қасиеттеріндегі айқын айырмашылықтарға қарамастан, көп жағдайда олардың мінез-құлқы бірдей параметрлермен және теңдеулермен анықталады, бұл осы заттардың қасиеттерін зерттеуде бірыңғай тәсілді қолдануға мүмкіндік береді.

Механикада газдар мен сұйықтықтар үздіксіз орталар ретінде қарастырылады. Заттың молекулалары алып жатқан кеңістік бөлігінде үздіксіз таралады деп болжанады. Бұл жағдайда газдың тығыздығы айтарлықтай қысымға байланысты, ал сұйықтық үшін жағдай басқаша. Әдетте, есептерді шешу кезінде тығыздығы біркелкі және тұрақты болатын сығылмайтын сұйықтықтың жалпылама тұжырымдамасын қолдана отырып, бұл факт назардан тыс қалады.

Анықтама 1

Қысым сұйықтықтың бірлігіне $S$ әсер ететін қалыпты күш $F$ ретінде анықталады.

$ρ = \frac(\Delta P)(\Delta S)$.

Ескертпе 1

Қысым паскальмен өлшенеді. Бір Па 1 шаршы ауданның бірлігіне әсер ететін 1 Н күшке тең. м.

Тепе-теңдік күйінде сұйықтықтың немесе газдың қысымы Паскаль заңымен сипатталады, оған сәйкес сыртқы күштер әсерінен сұйықтықтың бетіне түсірілген қысымды сұйықтық барлық бағытта бірдей таратады.

Механикалық тепе-теңдікте сұйықтың көлденең қысымы әрқашан бірдей болады; сондықтан статикалық сұйықтықтың бос беті әрқашан көлденең болады (ыдыстың қабырғаларымен жанасу жағдайларын қоспағанда). Егер сұйықтың сығылмау шартын ескерсек, онда қарастырылатын ортаның тығыздығы қысымға тәуелді емес.

Тік цилиндрмен шектелген сұйықтықтың белгілі бір көлемін елестетейік. Сұйық бағанның көлденең қимасын $S$, биіктігін $h$, сұйық тығыздығын $ρ$, салмағын $P=ρgSh$ деп белгілейік. Сонда мыналар дұрыс:

$p = \frac(P)(S) = \frac(ρgSh)(S) = ρgh$,

мұндағы $p$ – ыдыстың түбіндегі қысым.

Бұдан шығатыны, қысым биіктікке байланысты сызықтық өзгереді. Бұл жағдайда $ρgh$ – гидростатикалық қысым, оның өзгеруі Архимед күшінің пайда болуын түсіндіреді.

Архимед заңының тұжырымдалуы

Гидростатика мен аэростатиканың негізгі заңдарының бірі болып табылатын Архимед заңы былай делінген: сұйыққа немесе газға батырылған денеге оның бөлігі ығыстырған сұйық немесе газ көлемінің салмағына тең қалқымалы немесе көтеру күші әсер етеді. сұйықтыққа немесе газға батырылған дене.

Ескерту 2

Архимед күшінің пайда болуы ортаның – сұйық немесе газдың – оған батырылған дененің алып кеткен кеңістігін иеленуге бейім болуымен байланысты; бұл жағдайда дене қоршаған ортадан итеріледі.

Сондықтан бұл құбылыстың екінші атауы – қалқымалылық немесе гидростатикалық көтеру.

Қалқымалы күш дененің пішініне, сондай-ақ дененің құрамына және оның басқа сипаттамаларына байланысты емес.

Архимед күшінің пайда болуы әртүрлі тереңдікте қоршаған орта қысымының айырмашылығына байланысты. Мысалы, судың төменгі қабаттарына қысым әрқашан жоғарғы қабаттарға қарағанда жоғары.

Архимед күшінің көрінісі ауырлық күші болған жағдайда ғана мүмкін. Мысалы, Айдағы қалқымалы күш денелер үшін Жердегіден алты есе аз болады тең көлемдер.

Архимед күштерінің пайда болуы

Кез келген сұйық ортаны, мысалы, кәдімгі суды елестетейік. $S$ тұйық беті бойынша судың ерікті көлемін ойша таңдап алайық. Барлық сұйықтық механикалық тепе-теңдікте болғандықтан, біз бөлген көлем де статикалық. Бұл осы шектеулі көлемге әсер ететін сыртқы күштердің нәтижесі мен моменті нөлдік мәндерді қабылдайтынын білдіреді. Сыртқы күштер бұл жағдайда судың шектелген көлемінің салмағы және қоршаған сұйықтықтың сыртқы бетіндегі қысымы $S$ болып табылады. $S$ бетінде әсер ететін гидростатикалық қысым күштерінің нәтижелі $F$ $S$ бетімен шектелген сұйықтық көлемінің салмағына тең екені белгілі болды. Сыртқы күштердің толық моменті жойылуы үшін алынған $F$ жоғары қарай бағытталуы және таңдалған сұйықтық көлемінің масса центрінен өтуі керек.

Енді осы шартты шектеулі сұйықтықтың орнына кез келгенін белгілейік қаттысәйкес көлем. Механикалық тепе-теңдік шарты орындалса, бүйірден қоршаған ортаешқандай өзгерістер болмайды, оның ішінде $S$ бетіне әсер ететін қысым өзгеріссіз қалады. Осылайша, біз Архимед заңының неғұрлым нақты тұжырымын бере аламыз:

Ескертпе 3

Егер сұйықтыққа батырылған дене механикалық тепе-теңдікте болса, онда оған қоршаған ортадан гидростатикалық қысымның қалқымалы күші әсер етеді, ол сан жағынан дене ығыстырған көлемдегі ортаның салмағына тең.

Қалқымалы күш жоғары бағытталған және дененің масса центрінен өтеді. Сонымен, Архимед заңына сәйкес, қалқымалы күш:

$F_A = ρgV$, мұнда:

$V_A$ - қалқымалы күш, Н;
$ρ$ - сұйықтың немесе газдың тығыздығы, $кг/м^3$;
$V$ - ортаға батырылған дененің көлемі, $m^3$;
$g$ - еркін түсу үдеуі, $м/с^2$.

Денеге әсер ететін қалқымалы күш ауырлық күшіне қарама-қарсы бағытта болады, сондықтан ортада батырылған дененің әрекеті ауырлық модулінің $F_T$ және архимед күшінің $F_A$ қатынасына байланысты. Мұнда үш ықтимал жағдай бар:

$F_T$ > $F_A$. Ауырлық күші қалқымалы күштен асып түседі, сондықтан дене батады/құлайды;
$F_T$ = $F_A$. Ауырлық күші қалқымалы күшпен теңестіріледі, сондықтан дене сұйықтықта «ілулі тұрады».
$F_T$

Перышкин А.В. Физика (7-9)

Архимед заңы немесе өтірікті қалай тануға болады?

Сарай зергері Хирон патшаға алтын тәж жасады. Бірақ ешкімге сенуге дағдыланбаған патша Архимедтен тәж шын мәнінде алтын ма, әлде зергер ұрлық жасап, алтынмен күмістің арыстандық үлесін араластыра ма, анықтауды сұрайды.

Мақаладан сіз Архимед өтірікшінің бетін аша алды ма? Ал өнертапқыш өз тәжірибелерінің арқасында не ашты?

Бізде жаңа формат! Енді сіз мақаланы тыңдай аласыз

Ашылу тарихы

Ежелгі Сиракузада Архимед деген инженер, математик және физик өмір сүрді. Ол тамаша білім алды, өнертабыстары бағаланды және оған қаражат қажет болмады. Олар мезгіл-мезгіл оған жүгінді әлемнің құдіреттісікез келген күрделі мәселелерді шешу үшін. Және бұл міндеттердің бірі Иерон патша тәжінің шынайылығын анықтау болды.

Мұның несі соншалықты қиын сияқты көрінеді?

Формуланы қолданыңыз

ρ t = м T / В t (1).

Зергерге берілген құйма массасын m t тәждің көлеміне бөліңіз. В t, сіз тәждің тығыздығын ρ t аласыз.Алынған нәтижені алтынның белгілі тығыздығымен салыстырыңыз және сіз аяқтадыңыз. Ал зергер не жұмысының ақысын алады, не сот орындаушысымен жақын танысады.

Дегенмен, бұл формула қарапайым пішінді нысандармен жақсы жұмыс істейді: шар, текше, параллелепипед. Ал тістері көп, дөңес, ажурлы өрілген тәжді зерттеп жатқанымыз есімізде.

Осындай күрделі пішіндегі заттың көлемін қалай анықтауға болады? Білмеймін? Архимед те білмеді.

Оқулық федералды мемлекетке сәйкес келеді білім беру стандартынегізгі жалпы білім беру. Үлкен саныТүрлі-түсті иллюстрациялар, алуан түрлі сұрақтар мен тапсырмалар, сонымен қатар қосымша ақпараттар мен қызықты деректер оқу материалын тиімді меңгеруге ықпал етеді.

Ғалым бұл мәселені ұзақ ойлады да, бір күні су толтырылған ваннаға ойлы түрде сүңгіп отырып, судың бір бөлігінің шетінен шашырағанын байқады. Замандастарының айтуынша, дәл осы сәтте Архимед: «Эврика!», бұл грекше «Табылды!» дегенді білдіреді. және тіпті киінбей, патша сарайына жүгірді.

Зерттеушіге тәжді суға батырған кезде төгілген судың көлемін өлшейтін құрылғы ойлап табу үшін тағы бірнеше күн қажет болды. Кейінірек Архимед шелегі деп аталатын бұл құрылғыны көруге болады

Содан кейін, алтын және күміс құймалармен тәжірибелерді пайдалана отырып, сұйықтық көлемінің құйма көлеміне тең екенін, демек, тәждің көлеміне тең болатынын дәлелдеңіз. Ал соңғы қадам - тәждің тығыздығын анықтау.

Патшаның күдігі дұрыс, зергер намыссыз дейді. Ал Архимед тәж үшін шеберге тиесілі барлық төлемді алды.

Сұйық пен газдың оларға батырылған денеге әсері

Архимед өз тәжірибелерінің арқасында не ашты?

Ғалым ауырлық күшіне қарама-қарсы бағытта әрекет ететін және заттардың суда және ауада қалқып кетуіне мүмкіндік беретін белгілі бір күшті анықтады. Бұл күш Архимед күші немесе қалқымалы күш деп аталды.

Анықтама Архимед заңы: суға батырылған денесұйықтыққа айналады, ол ығыстыратын сұйықтық қаншалықты салмақ болса, сонша салмақ жоғалтады.

Формулалар

Жер планетасында барлық нысандар ауырлық күші әсер етеді. Жер бетіндегі объектілер үшін тартылыс күшін мына формула бойынша есептеуге болады:

Ф t = мТ g, (2)

Қайда м t - дене салмағы, және g- еркін түсу үдеуі 9,8 м/с 2 .

Зат сұйықтыққа немесе газға батырылған кезде оған қалқымалы күш немесе Архимед күші әсер ете бастайды, ол мына формуламен есептеледі:

Ф A = мжәне g, (3)

Қайда м g - сұйықтықта орналасқан бүкіл зат немесе оның бір бөлігі ығыстыратын сұйықтық массасы.

Ауыстырылған сұйықтықтың массасын өз кезегінде мына формула арқылы анықтауға болады:

м f = ρ f В f, (4)

және сәйкесінше түрлендіріңіз Архимед заңының формуласы:

Ф A = ρ f Вжәне g. (5)

Ауырлық күші мен қалқымалы күш бір-бірімен қалай байланысады? Бәрі оңай:

егер тартылу күші қалқыма күшінен үлкен болса, зат батып кетеді;
егер күштер шамамен тең болса, зат сұйықтықтың немесе газдың қалыңдығында қалқып шығады;
ал егер қалқымалы күш тарту күшінен үлкен болса, зат жоғары қалқып шығады.

Архимед судағы қалқымалы күшті алғаш рет ашқанына қарамастан, Архимед күші газдарға да тән және соның арқасында алғашқы шардың ауаға көтерілуі мүмкін болды, ал жазушы Жюль Верн бұл оқиғадан шабыттанып, қуанған. , романын жазды.

Енді патшаға тәж мәселесін шешуге көмектесейік.

Иеро король тәжінің салмағы ауада 22 Н, суда 19,75 Н деп есептейік, тәж затының тығыздығын есептеңдер.

Мақаланың басында білгеніміздей, заттың тығыздығы мына формула бойынша табылады:

ρ t = м T / Вт.(1)

Формулаға қарап, біз мәселені шешу үшін тәждің массасын да, оның көлемін де білмейтінімізді түсінеміз.

Алдыңғы физика курсынан (оқулықтың § 27) қозғалмайтын дене үшін салмақ Пгравитацияға тең Ф t және мына формуламен есептеледі:

П = Ф t = мТ g, (2)

Қайда g- еркін түсу үдеуі және оның мәні тең g= 9,8 Н/кг. Алайда, егер есептеулерде жоғары дәлдік қажет болмаса, мәнді 10 Н/кг дейін дөңгелектеуге болады.

Архимед ваннаны жылжытқан күш;
сұйықтықтағы немесе газдағы денені жоғары көтеретін күш; (+)
Архимед бұлшықет күші;
қатты дененің бетке түсіретін күші.

2. Архимед күші әрекет етеді:

тек газға батырылған денелерде;
тек сұйықтыққа батырылған денелерде;
газға немесе сұйықтыққа батырылған денелерде; (+)
нөлдік ауырлықтағы денелерде.

3. Гравитацияның үдеуі неге тең?

9,8 м/с 3;
9,8 Н/кг; +
9,8 км/сағ;
8,9 м/с 2.

4. Белгілі бір дене серіппеге ілінген. Денені сұйық ыдысқа батырса, серіппе не болады?

көбірек созылады;
кішірейеді; (+)
Өзгермейді;
дене салмағына байланысты.

5. Екі дос өзенге шомылуға кетті. Олардың біреуі суға батырылғанда 60 дм 3, екіншісі 40 дм 3 көлемді ығыстырады. Жігіттердің қайсысына Архимедтің күші көбірек әсер етеді?