Плавание тел

Плавание тел

«Человек должен верить, что непостижимое

постижимо, иначе он не стал бы исследовать»

Иоганн Гёте

В данной теме разговор будет идти о плавании тел.

Ранее говорилось о том, что на погруженное в жидкость или газ тело, действует выталкивающая сила, называемая силой Архимеда.

А также сформулировали закон Архимеда, согласно которому, на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела, направленная вертикально вверх и приложенная в центре давления.

Но помимо силы Архимеда, на тело, находящееся внутри жидкости, действует еще и сила тяжести, направленная вертикально вниз. Рассмотрим, что будет происходить с телом под действием этих двух сил. Для этого обратимся к следующему опыты. Возьмем стакан с насыщенным раствором соли в воде. Теперь опустим в стакан три однородных кубика одинакового объема — из сырого картофеля, пенопласта и пластилина. Пластилиновый кубик тут же опустится на дно стакана. Кубик из картофеля погрузится в жидкость и будит плавать внутри нее. А пенопластовый кубик будет плавать на поверхности, лишь частично погрузившись в воду.

Так по какому признаку можно определить, как будет вести себя тело в жидкости? Объемы кубиков одинаковы, но плотности вещества, из которых они изготовлены, — разные: у пластилина примерно 1,6 г/см³, у картофеля — 1,1 г/см³, а у пенопласта около 0,2 г/см³. Плотность же соленый воды составляет 1,1 г/см³. Сравним теперь плотности вещества кубиков и плотности жидкости, в которую они погружены.

Плотность пластилина больше плотности воды. Таким образом, если плотность вещества тела больше плотности жидкости r_тела > r_ж, то тело в жидкости тонет.

Плотность картофеля и плотность воды одинакова. Если плотность вещества тела равна плотности жидкости r_тела = r_ж, то тело плавает внутри жидкости.

Плотность пенопласта меньше плотности воды. Если плотность вещества тела меньше плотности жидкости r_тела < r_ж, то тело плавает на поверхности жидкости, лишь частично погрузившись в нее.

Аналогичные рассуждения можно провести, сравнивая силу Архимеда, действующую на погруженное в жидкость тело, и силу тяжести, действующую на это же тело.

Так, если сила тяжести будет больше силы Архимеда F_тяж > F_А, то тело будет опускаться на дно.

12 3 Следующая ⇒