Архімедовим СИЛА Плавання суден повітроплавання Роботу виконала учениця 10 класу Б Мансурова Реналь
-перехід до наступного слайду-перехід до змісту -Перехід до попереднього слайду
Архімед - найбільший давньогрецький вчений, математик, фізик, народився в 287г. до н.е. в Сіракузах. Він прославився науковими працями в галузі геометрії і механіки. Існує легенда про відкриття «закону Архімеда», пов'язана із золотою короною царя Сіракуз Гиероном II. Історики вважають, що завдання про золотій короні спонукала Архімеда зайнятися питанням про плавання тел. Результатом була поява твору «Про плаваючих тілах», яке дійшло до наших днів.
На підставі досвіду, проведеного раніше, можна зробити висновок, що на тіло, занурене в рідину (або газ), діє виштовхуюча сила, рівна вазі тієї кількості рідини (газу), яке витіснене зануреної частиною тіла. Силу, що виштовхує тіло з рідини або газу, називають Архимедовой силою, в честь давньогрецького вченого Архімеда.
Архимедова сила дорівнює вазі рідини в об'ємі тіла, тобто Fарх = P ж = gm ж. Масу рідини m ж, витісняється тілом, можна висловити через її щільність (? Ж) і обсяг тіла (Vт), зануреного в рідину (т.к. Vж - обсяг витісненої тілом рідини дорівнює Vт - обсягом тіла, зануреного в рідину), т . Е. m ж =? ж Vт Тоді отримаємо. Fарх = g? Ж Vт архимедова сила залежить від щільності рідини, в яку занурено тіло, і від обсягу цього тіла; архимедова сила не залежить від щільності речовини тіла, погружаемого в рідину, так як ця величина не входить в отриману формулу. Потрібно пам'ятати, що: закон Архімеда справедливий тільки при наявності сили тяжіння. В умовах невагомості він не виконується;
Визначимо тепер вага тіла, зануреного в рідину (або газ). Так як дві сили, що діють на тіло в цьому випадку, спрямовані в протилежні сторони (сила тяжіння вниз, архимедова сила вгору), то вага тіла в рідини P 1 буде менше ваги тіла у вакуумі P = gm (m- маса тіла) на архимедову силу Fарх = gm ж (m ж -масса рідини, витісненої тілом), тобто P 1 = P- Fарх, або P 1 = gm - gm ж. Таким чином, якщо тіло занурене в рідину (або газ), то воно втрачає в своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина (або газ).
Плавання тіл Припустимо, що спочатку тіло було нерухоме. Розглянемо, що буде відбуватися з тілом, що знаходиться всередині рідини, під дією сили тяжіння і сили Архімеда. Можливі три випадки:
Отже: чим менше щільність тіла в порівнянні з щільністю рідини, тим менша частина тіла занурена в рідину.
Про двох змішуються рідинах Дві незмішувані рідини, наприклад вода і гас, розташовуються в посудині відповідно до своїх плотностями: в нижній частині посудини - більш щільна вода, зверху - більш легкий гас.
Необхідність долати водні перешкоди, перевозячи вантажі по воді, привели до винаходу людиною плавучих засобів. Спочатку це були стовбури дерев або надуті мішки зі шкір тварин, плоти з скріплених між собою колод, круглі кошики, човни, випалювати зі стовбурів дерев. У третьому тисячолітті до н. е. стали застосовуватися вітрила. Перші вітрила виготовлялися зі шкір і дерев'яних планок. Дуже довго вітрила грали допоміжну роль, і лише в X-XIIIвв. з'явилися перші парусні судна. Найвищого розвитку вони досягли у другій половині XIX ст. Найбільш швидкохідними з них були трьох- і чотирьохщогловий кліпери. плавання суден
У 1803 р Р. Фултон встановив на 18-метровому човні гребні колеса, що приводяться в рух паровою машиною. Після винаходу пароплава в різних країнах світу на судна стали встановлювати парові машини, і вітрила поступово втратили своє значення. У 1903 р в Росії був побудований перший теплохід - судно, що приводиться в рух за допомогою двигуна внутрішнього згоряння. В даний час теплоходи є найпоширенішим видом водного транспорту.
Сучасні суду побудовані з різних матеріалів з різною щільністю. Корпус судів зазвичай роблять із сталевих листів. Всі внутрішні кріплення, що надають судам міцність, також виготовляють з металів. Але, незважаючи на величезну масу, їх середня щільність і раніше менше щільності води (так як кораблі містять багато порожніх приміщень). При цьому сила тяжіння, що діє на судно, врівноважується архимедовой силою, і судно плаває.
Осадка-глибина, на яку судно занурюється в воду. Ватерлінія - лінія зіткнення поверхні води з корпусом судна, відповідна найбільшої допустимої осаді. Водотоннажність судна - масу води, що витісняється плаваючим судном. Водотоннажність судна збігається з масою судна і виражається в тоннах.
Суду, які можуть плавати під водою, називають підводними. Перший підводний човен була побудована 1620 р в Англії. Підводний човен має спеціальні відсіки, які при зануренні заповнюються водою. Сила тяжіння човна при цьому зростає, і вона занурюється. При спливанні потужні насоси нагнітають стиснене повітря із спеціальних балонів в відсіки з водою. Вода витісняється за борт човна, і човен стає легше. Коли сила тяжіння стає менше сили, що виштовхує, човен спливає.
Повітроплавання На всі тіла в повітрі діє архимедова сила. Якщо ця сила виявиться більше сили тяжіння, що діє на тіло, тобто Fт Види повітряних куль Аеростат- повітряна куля, що переміщається тільки під дією вітру. Дирижабль - керований повітряна куля, забезпечений гвинтами і двигуном. Стратостат - величезну повітряну кулю, що застосовувався для дослідження верхніх шарів атмосфери, стратосфери. Приклади розв'язання задач Визначити виштовхуючу силу, діючу на камінь об'ємом 1,8м3 в морській воді. завдання №1 Приклади розв'язання задач Завдання №2 Вага тіла в повітрі дорівнює 26000H, а в воді 16000H. Який об'єм тіла? Перевір себе Як називають силу, яка виштовхує тіла, занурені в рідини і гази? Як підрахувати архимедову силу? За якої умови тіло, що знаходиться в рідині, тоне? плаває? спливає? Чому водні тварини не потребують міцних скелети? Що називають осадкою судна? ватерлінією? Як розрахувати підйомну силу повітряної кулі? Відповідь: Відповідь: Відповідь: Відповідь: Відповідь: Відповідь: Силу, яка виштовхує тіла, занурені в рідини і гази, називають архимедовой силою. №1 №2 Для того, щоб обчислити силу Архімеда, необхідно щільність рідини помножити на прискорення вільного падіння і на обсяг зануреної частини тіла, тобто. Fарх = g? Ж Vт №3 Якщо Fт №4 Живі організми, що населяють водне середовище, не потребують міцних скелети, так як їх середня щільність не відрізняється від щільності води, і тому їх вага повністю врівноважується архимедовой силою. №5 Осадка-глибина, на яку судно занурюється в воду. Ватерлінія - лінія зіткнення поверхні води з корпусом судна, відповідна найбільшої допустимої осаді. №6 Підйомна сила повітряної кулі дорівнює різниці між архимедовой силою і силою тяжіння. Fпод = Fа - (Fт оболонки + Fт газу всередині + Fт вантажу).Схожі статті