Условия плавания тел
Рассмотрим три случая:
1. Сила тяжести, направленная вниз, больше выталкивающей силы, направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вниз, и тело тонет.
Fт > FA
2. Сила тяжести, направленная вниз, меньше выталкивающей силы, направленной вверх. В этом случае результирующая сила направлена вверх, и тело всплывает.
Fт < FA
Сила тяжести равна выталкивающей силе. В этом случае результирующая сила равна нулю. Тело будет находиться в равновесии в любой точке жидкости.
Fт = FA
Выводы:
1. Тело тонет, если средняя плотность тела
ρср превышает плотность жидкости ρ ж :
2. Тело всплывает, если средняя плотность
тела ρср меньше плотности жидкости ρж:
3. Тело плавает на произвольной глубине, если средняя плотность тела ρср равна
плотности жидкости ρж:
ρср > ρж
ρср < ρж
ρср = ρж
Поместим куриное яйцо в банку с водопроводной водой. Яйцо утонуло и находится на дне банки. Добавим в банку с водой несколько ложек поваренной соли, и яйцо начнёт всплывать . Почему так происходит?
Плотность жидкости в банке возрастет, сила Архимеда увеличится, и яйцо будет плавать на поверхности.
Определим объем погруженной части тела:
Для айсберга:
Vпч=Vа900/1000=0,9Vа
FA = Fт;
gρжVп.ч= gρтVт;
ρжVп.ч= ρтVт;
Vп.ч= Vтρт/ρж.
Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
Для айсберга:
Vп.ч=Vа∙900/1000=0,9Vа.
Что мы знаем о Мертвом море?
Вода мертвого моря содержит не 2-3% соли как большинство морей и океанов, а более 27%, с глубиной соленость растет. В результате вода Мертвого моря значительно тяжелее обыкновенной морской воды, утонуть в такой тяжелой жидкости практически нельзя.
Одним из трудов Архимеда является сочинение «О плавающих телах». Рукопись эта была обнаружена в 1884 г. в Ватиканской библиотеке в латинском переводе. Греческий же текст был найден только в 1905 г. При этом сохранилось около трех четвертей текста рукописи Архимеда.
Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в прочных и массивных скелетах. По этой же причине эластичны стволы водных растений.
Это интересно
Плавательный пузырь рыбы легко меняет свой объём. Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину и давление воды на неё увеличивается, пузырь сжимается, объём тела рыбы уменьшается и она плавает в глубине. При подъёме плавательный пузырь и объём рыбы увеличиваются, и она всплывает. Так рыба регулирует глубину своего погружения.
Плавательный пузырь рыбы
Это интересно
Задача
Кусок мрамора объёмом 0,1 м³ надо поднять со дна озера. Какая для этого понадобится сила, если масса куска 300 кг?
Дано:
m=300 кг
ρж=1000 кг/м³
g=10 Н/кг
Vт=0,1 м³
_______________
F-?
Решение
FА = ρ жg V т
FА = 1000 кг/м³·10 Н/кг·0,1 м³ = 1000 Н;
F т =m g
F т = 300 кг·10 Н/кг = 3000 Н;
F = F т- F А
F = 3000 Н - 1000 Н = 2000 Н.
Ответ: 2 кН
Задача
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.