Vztlaková sila

Poďme urobiť jednoduchý experiment: mať trochu nafúknutý gumový loptičku a "zapustený" vo vode. Ak hĺbka ponorenia je ešte 1-2 m, je ľahké vidieť, že jeho objem sa zníži, tj Na všetkých stranách sa lopta lisovacie nejakú silu. Zvyčajne sa hovorí, že sú "vínny" hydrostatický tlak - fyzická sily pôsobiace na stacionárnych kvapalín ponorených telo. Hydrostatické sily pôsobiace na telo zo všetkých strán, a ich výslednica, známy ako Archimedes sily, ešte volal vyhodenie, ktorý zodpovedá smeru jeho pôsobenia na teleso ponorené v kvapaline.

Archimedes zistil, že jeho právo čisto experimentálne a jeho teoretické zdôvodnenie čakal na takmer 2000 rokov pred Pascal objavil zákon hydrostatiky pre stacionárne kvapaliny. Podľa tohto zákona, je tlak prenášaný cez tekutiny vo všetkých smeroch bez ohľadu na plochy, na ktorých sa pôsobí na všetkých rovinách, ohraničujúce kvapaliny, a jeho hodnota je úmerná povrchu P a S pozdĺž normálne nemu. Pascal otvoril a skontroloval zákon o skúsenostiach v roku 1653. Podľa neho sa na povrchu tela ponorené do kvapaliny na všetkých stranách hydrostatického tlaku.

Predpokladajme, že nádoba s vodou vo forme teleso ponorené kocky hĺbka H na L - vzdialenosť od vodnej hladiny na hornej ploche. Keď je táto dolná hranica je pre hĺbky H + L. Vektor sily F1, pôsobiace na hornej strane smeruje dole a F1 = r * g * H * S, kde r - hustota kvapaliny, g - zrýchlenie gravitácie.

Vektor sila F2, pôsobiaca na dolnej rovine smerom nahor, a jeho hodnota je daná F2 = r * g * (H + L) * S.

Vektory sily pôsobiace na bočné plochy vzájomne vyvážené, takže následne vylúčená z úvahy. Plávacie sila F2> F1 a smeruje od zdola nahor, a pripojené k spodnej strane kocky. Definovať svoju hodnotu F:

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

Všimnite si, že L * S - .. je objem kocky V, a m k r * g = p predstavuje jednotky hmotnosti kvapaliny, potom je vzorec hmotnosť Archimedovho sily určuje objem kvapaliny sa rovná objemu kocky, tj. To je práve hmotnosť kvapaliny vytlačenej v tele. Je zaujímavé hovoriť o princíp Archimedov je možný iba pre prostredie, kde je gravitačná sila - v stave beztiaže, zákon nefunguje. Napokon, vzorec zákona Archimedovho je nasledujúci:

F = p * V, kde p - špecifická hmotnosť kvapaliny.

Archimedov sila môže slúžiť ako základ pre analýzu vztlakových telies. Podmienkou pre analýzu je pomer telesnej hmotnosti vložený Pm a Pf hmotnosť kvapaliny s objemom rovným objemu ponorená do tekutého tela. Ak Pm = Px, telo plávajúce v kvapaline, a v prípade, Pr> Pf, telo drezy. V opačnom prípade, telo sa ukáže ako vztlaková sila sa rovná hmotnosti vysunutej zahĺbené časti tela vody.

Archimedov princíp a jeho použitie má za sebou dlhú históriu v oblasti technológií, počnúc klasickým príkladom využitia všetkých známych a plávajúcich zariadení na balóny a vzducholode. Tu to hralo úlohu, že plyn sa odvoláva na stav hmoty, ktorý simuluje dosť tekutín. Tak, v prostredí vzduchu na akýkoľvek objekt vztlakovej sily pôsobiace podobný rovnaký ako v kvapaline. Prvé pokusy sa vykonávajú vzduch let balónom sa Montgolfiérovcov bratia - naplnili balónik s teplým dymom, takže váha väzeň v balóne bol menší než hmotnosť rovnakého objemu studeného vzduchu. To bolo príčinou výťahu, a jeho hodnota bola definovaná ako rozdiel v hmotnosti dvoch zväzkoch. Ďalšie zlepšenie bolo balóny horák, ktorý neustále ohrieva vzduch vo vnútri balóna. Je zrejmé, že rozsah závisí od dĺžky horáka. Neskôr vzducholodí používaných na plnenie plynu s mernou hmotnosťou menšou, než je vzduch.