Koncepcia a uplatňovanie zákona Archimedes

Meno Archimedes možno pozná väčšina ľudí, najmä tí z vás, ktorí sú momentálne v 11. ročníku. Áno, je to matematik a vynálezca z Grécka, ktorý žil v rokoch 287 - 212 pred n. L. Je známy tým, že objavil zákon hydrostics, alebo lepšie známy ako Archimedov zákon.

Pôvod tohto zákona bol jednoduchý. Vychádzajúc z dekrétu kráľa Hierona II., Ktorý požiadal Archimeda o prešetrenie, či je jeho zlatá koruna zmiešaná so striebrom alebo nie. Aj Archimedes vážne premýšľal o tomto probléme a nakoniec sa cítil veľmi unavený a rozhodol sa vrhnúť do verejného kúpeľa naplneného vodou. Tu uvidel, že sa na podlahu rozlieva voda, a naraz našiel odpoveď. Vstal na nohy a nahý vybehol až do domu. Po príchode domov zakričal na svoju ženu: „Heuréka! Heuréka! “ čo znamená „Našiel som! Našiel som! " Potom sa objavil Archimedov zákon.

„Ak je predmet ponorený do kvapaliny, získa silu nazývanú vztlak (sila nahor), ktorá sa rovná hmotnosti kvapaliny, ktorú premiestňuje.“

Tento zákon vysvetľuje vzťah gravitácie a sily smerom nahor na predmet, keď je vložený do vody. Tam, kde v dôsledku zdvíhania nahor (vztlaku) budú predmety v kvapaline vážiť menej. Takže predmety, ktoré sa zdvihnú vo vode, sa budú cítiť ľahšie ako pri zdvíhaní na zemi.

Hmotnosť predmetu vo vode sa označuje symbolom Ws, skutočná hmotnosť predmetu sa označuje symbolom W, zatiaľ čo vzostupná sila alebo vztlak sa označujú symbolom Fa.

Ws = W-Fa

A veľkosť vztlaku (Fa) je formulovaná pomocou:

Fa = ρcair Vb g

Informácie:

Vb = objem ponoreného predmetu (m3)

ρcair = hustota kvapaliny (kg / m3)

g = gravitačné zrýchlenie (m / s2)

Objekty v Archimedovom zákone

Keď je predmet ponorený do kvapaliny, môžu sa vyskytnúť 3 možnosti, a to potápanie, plávanie alebo plávanie. Tu je vysvetlenie.

Ponorený objekt

Predmet je vyhlásený za ponorený do kvapaliny, ak je poloha objektu vždy na dne, kde je kvapalina. Táto situácia nastáva, keď je hustota kvapaliny menšia ako hustota predmetu.

Príklad: kameň vložený do vody

Plávajúce objekty

Predmety plávajú v kvapaline, keď je poloha predmetu pod povrchom kvapaliny a zhora nad základňou, kde je kvapalina. Táto situácia nastáva, keď je hustota kvapaliny rovnaká ako hustota objektu.

Príklad: vajcia po vložení do vody

Plávajúci objekt

Objekt pláva v kvapaline, keď sa poloha predmetu čiastočne objaví na povrchu kvapaliny a čiastočne je ponorená do kvapaliny. Táto situácia nastáva, keď je hustota kvapaliny vyššia ako hustota predmetu.

Príklad: plast vložený do vody

Archimedov zákon v každodennom živote

Hustomer

Hustomer je nástroj používaný na meranie hustoty kvapaliny. Tento nástroj je vo forme trubice obsahujúcej predradník a vzdušný priestor, takže bude plávať vzpriamene a bude okamžite stabilná. Hustomer pracuje podľa Archimedovho princípu. Čím vyššia je hustota vodnej látky, tým menšia časť hustomeru klesne. Tento hustomer sa často používa na stanovenie množstva vody v mlieku, pive alebo iných nápojoch.

Ponorka

Uplatňovanie zákona Archimedes na ponorky je prakticky rovnaké ako pri stavbe lodí. Ak sa loď má potápať, potom sa do rezervného priestoru vloží morská voda, aby sa zvýšila jej hmotnosť. No a usporiadanie množstva morskej vody, ktoré sa do nej vstúpi, je to, čo spôsobí, že sa ponorka podľa potreby ponorí do určitej hĺbky. Aby sa loď vznášala, odstráni z rezervného priestoru morskú vodu.

Vzduchový balón

Okrem hydrometrov a ponoriek sa uplatnenie Archimedovho zákona vzťahuje aj na plynné typy. V tomto prípade je horkovzdušný balón, ktorý je zavesený na vzduchu, naplnený plynom, ktorý má hustotu menšiu ako hustota vzduchu v atmosfére.

Automatický faucet

Každý, kto má v dome vodné čerpadlo, si určite všimol, že tam musí byť umiestnená akumulačná nádrž, ktorá musí byť v určitej výške. Cieľom je získať veľký tlak na vypúšťanie vody. V nádrži je plavák, ktorý funguje ako automatický faucet. Tento kohútik je vyrobený tak, aby plával vo vode, takže sa bude pohybovať nahor s vodnou hladinou. Keď je voda prázdna, plavák otvorí kohútik, aby vypustil vodu. Naopak, ak je nádrž plná, plavák automaticky uzavrie faucet.