1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Доказ закону Архімеда для тіла довільної форми

Доказ закону Архімеда для тіла довільної форми

Ми вже знаємо, що сила Архімеда – це рівнодіюча сил тиску рідини на всі ділянки тіла. На рис. 22.5, а схематично зображені сили, що діють на ділянки однакової площі для тіла довільної форми. Зі збільшенням глибини ці сили збільшуються – тому рівнодіюча всіх сил тиску і спрямована вгору.

Замінимо тепер подумки занурене в рідину тіло цієї ж рідиною, яка «затверділа», зберігши свою щільність (рис. 22.5, б). На це «тіло» діятиме така ж сила Архімеда, що і на дане тіло: адже поверхня цього «тіла» збігається з поверхнею виділеного об’єму рідини, а сили тиску на різні ділянки поверхні залишилися такими ж.

Виділений обсяг рідини, «плаваючи» всередині тієї ж рідини, знаходиться в рівновазі. Значить, діючі на нього сила тяжіння Fт і сила Архімеда FA врівноважують один одного, тобто рівні за модулем і спрямовані протилежно (рис. 22.5, в). Для покоїться тіла сила тяжіння дорівнює вазі – значить, сила Архімеда дорівнює вазі виділеного об’єму рідини. А це і є обсяг зануреної частини тіла: адже саме його ми подумки замінювали рідиною.

Отже, ми довели, що на тіло довільної форми діє сила Архімеда, рівна по модулю вазі рідини в об’ємі, зайнятому тілом.

Проведене доказ – приклад уявного експерименту. Це улюблений прийом міркувань багатьох вчених. Особливо любив уявні експерименти Галілей. Але висновки, отримані в результаті уявного експерименту, треба обов’язково перевірити на справжньому експерименті: адже при міркуваннях і припущеннях, неминучих в будь-якому уявному експерименті, можна допустити помилку. Тому ми не обмежимося наведеними теоретичним доказом закону Архімеда і перевіримо його на настільки ж красивому досвіді.

поставимо досвід

Підвісимо до пружини пусте відерце (його називають відерцем Архімеда), а до нього – невеликий камінь довільної форми (рис. 22.6, а). Відзначимо подовження пружини і підставимо під камінь посудину, в який налита вода до рівня відливної трубки (рис. 22.6, б). При повному зануренні каменю витіснена їм вода виллється по отливной трубці в стакан. Ми помітимо, що подовження пружини, завдяки дії сили, що виштовхує, зменшилася.

Виллємо тепер витиснену каменем воду зі склянки в відерце Архімеда – цим ми додамо до ваги каменю якраз вага витісненої ним води. І ми побачимо, що подовження пружини стало таким же, яким воно було до занурення каменя у воду (рис. 22.6, в). Значить, сила Архімеда дійсно дорівнює по модулю вазі витісненої каменем води!

Якщо ми повторимо досвід, зануривши камінь у воду лише частково, то побачимо, що і в цьому випадку сила Архімеда дорівнює по модулю вазі витісненої каменем води.

У лабораторній роботі № 9 ви зможете перевірити закон Архімеда дослідним шляхом.

ПОДІЛИТИСЯ: