Х-ЕГЭ
Закон Архимеда. Условия плавания тел

Закон Архимеда

На любое тело, находящееся в жидкости, действует давление данной жидкости. Чем ниже относительно столба жидкости находится тело или его часть, тем большее давление оказывается жидкостью.

Судя из данного утверждения можно предполагать, что, если погрузить тело произвольной формы, то на его нижнюю поверхность будет действовать давление, способное поднять данное тело на некоторую высоту. Эти принципы и лежат в основе закона Архимеда:

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует некоторая сила, направленная в сторону, противоположную силе тяжести.

Данная сила называется выталкивающей и равна весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Условия плавания тел

Все подводные лодки, корабли, самолеты, а также любые другие тела, которые передвигаются по газу или жидкости, устроены по принципу плаванья тел. Тело находится на поверхности жидкости, на какой-то глубине или на дне при поддержании некоторых условий.

Абсолютно понятно, что если взвесить тело динамометром, то его показания будут больше в воздухе, чем в воде.

Все дело в том, что на тело, находящееся в воздухе, действует сила тяжести, а в воде, кроме силы тяжести, действует архимедова сила, направленная в противоположную сторону, благодаря этому тело становится легче.

Судя из этого можно сделать следующие выводы:

1. Если сила тяжести по модулю больше силы Архимеда, то данное тело будет находиться на дне.

2. Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело будет находиться на некоторой высоте, определить которую можно через гидростатическое давление.

3. Если сила Архимеда больше силы тяжести, то тело будет находиться на поверхности жидкости.

Все корабли имеют отметку, называемую ватерлинией. Данная отметка позволяет определить, насколько сильно можно нагружать корабль, чтобы он не утонул. Если он проседает в воду ниже ватерлинии, то его считают перегруженным, существует риск катастрофы.

Давление в жидкости, покоящейся в ИСО

Если рассматривать столб жидкости, то давление в каждой её точке зависит от высоты жидкости над данной точкой.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающиеся сосуды — соединенные сосуды. 

В них жидкость одинаковой плотности всегда будет устанавливаться на одном уровне.

Если жидкость имеет различные плотности, то следует учитывать давление, которое оказывает каждая жидкость.

В сообщающихся сосудах высота расположения выше у той жидкости, которая имеет меньшую плотность, поскольку более тяжелая жидкость вытесняет её.

Давление в сообщающихся сосудах зависит от силы, действующей со стороны жидкости, а также от площади их поперечного сечения.

Закон Паскаля

Давление

Гидроаэромеханика — это раздел физики, изучающий покоящуюся и двигающуюся жидкость.

При изучении данного раздела следует предположить, что рассматриваемая жидкость и газы являются несжимаемыми — это значит, что их плотность никоим образом не зависит от изменения давления.

ФВ, которая определяет величину силы на некоторую площадь со стороны жидкости, называется давлением

Определяется по формуле:

Давление — скалярная величина, поэтому для нее нет понятия направления. Причем следует учесть, что в случае с жидкостью, сила действует четко перпендикулярно поверхности.

Единицей измерения давления считается: [р] = 1Па. Кроме этого можно встретить и другие, не основные, единицы измерения: 1 атм = 1 бар = 105 Па = 760 мм.рт.ст.

Закон Паскаля

Любая покоящаяся жидкость имеет одинаковое давление по всем направлениям, при этом, передавая его во все стороны.

В зависимости от глубины жидкости, давление изменяется — чем больше глубина, тем больше давление. Это давление называется гидростатическим:

При наличии сосуда произвольной формы, произвольного объема, но с одинаковой площадью поперечного сечения налить жидкость с одинаковым столбом жидкости, то давление в каждом сосуде будет одинаково, поскольку оно не зависит от массы жидкости, а только от высоты жидкости и от сечения.

Если сосуд с жидкостью открыт, то кроме давления жидкости, на дно сосуда действует также и атмосферное давление.

Закон Паскаля можно визуально наблюдать с помощью специального резинового шара с небольшими отверстиями во всех направлениях. Данный шар наполнен водой и находится под поршнем. С помощью данного оборудования мы заметим, что под поршнем жидкость из шара будет выходить с одинаковой интенсивностью во все стороны. Тот же опыт можно произвести и с дымом.