Чому діє виштовхуюча сила?

У воді деякі тіла не тонуть. Якщо спробувати їх силою перемістити в товщу води, то вони все-одно спливуть на поверхню. Інші тіла занурюються у воду, але чомусь стають легше.

У повітрі на тіла діє сила тяжіння. Вона нікуди не дівається і у воді, залишаючись колишньою. Але якщо здається, що вага тіла зменшується, значить силі тяжіння протидіє, тобто діє в протилежному напрямку, ще якась сила. Це виштовхуюча сила, або архимедова сила (сила Архімеда).

Виштовхуюча сила виникає в будь рідкої або газової середовищі. Однак у газах вона набагато менша, ніж в рідинах, так як їх щільність набагато менше. Тому при вирішенні ряду завдань виштовхуючу силу газів не враховують.

Що створює виштовхуючу силу? У воді є тиск, який створює силу тиску води. Саме ця сила тиску води створює виштовхуючу силу. Коли тіло занурене у воду, на нього з усіх боків, перпендикулярно поверхням тіла, діють сили тиску води. Рівнодіюча всіх цих сил тиску води створює виштовхуючу силу для певного тіла.

Рівнодіюча сил тиску води виявляється спрямованої вгору. Чому? Як відомо, тиск води з глибиною збільшується. Тому на нижню поверхню тіла буде діяти сила тиску води за величиною більше, ніж сила, що діє на верхню поверхню (якщо тіло повністю занурене у воду).

Так як сили спрямовані перпендикулярно поверхні, то та, що діє знизу спрямована вгору, а та, що діє зверху, спрямована вниз. Але чинна знизу сила більше по модулю (по числовому значенню). Тому рівнодіюча сил тиску води спрямована вгору, створюючи виштовхуючу силу води.

Сили тиску, що діють на бічні сторони тіла зазвичай врівноважують один одного. Наприклад, та, що діє праворуч, врівноважується тієї, що діє зліва. Тому ці сили можна не враховувати при розрахунку сили, що виштовхує.

Однак, коли тіло плаває на поверхні, то на нього діє тільки сила тиску води знизу. Зверху сили тиску води немає. У даному випадку вага тіла на поверхні води виявляється менше, ніж виштовхуюча сила. Тому тіло не занурюється у воду.

Якщо ж тіло тоне, тобто опускається на дно, то це означає, що його вага виявляється більше викидає сили.

Коли тіло повністю занурене у воду, то чи збільшується виштовхуюча сила залежно від того, як глибоко занурено тіло? Ні, не збільшується. Адже разом з збільшується силою тиску на нижню поверхню, збільшується сила тиску на верхню. Різниця між верхнім і нижнім тиском завжди визначається висотою тіла. Висота тіла з глибиною не змінюється.

Виштовхуюча сила, що діє на певне тіло в певній рідини, залежить від щільності рідини і об’єму тіла. При цьому об’єм тіла при зануренні в рідину витісняє рівний йому об’єм води. Тому, можна сказати, що виштовхує сила певної рідини заздрості від її щільності і витісняється тілом її обсягу.

Посилання на основну публікацію