Архимедова сила. Условия плавания тел. Водный транспорт. Воздухоплавание.

Существование гидростатического давления приводит к тому, что на любое тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила. Впервые значение этой силы в жидкостях определил на опыте Архимед.

Закон Архимеда формулируется так: на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу того количества жидкости или газа, которое вытеснено погруженной частью тела.

F_a=ρ_жgV_т=P_ж ,

где V_т - объем тела (т. е. объем жидкости, вытесненной погруженным телом); P_ж - вес вытесненной жидкости.

Доказать это можно с помощью опыта с ведерком Архимеда. К пружине подвешивают ведерко Архимеда и тело цилиндрической формы. Пружина растягивает и стрелка показывает вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляют отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в жидкость. Часть жидкости выливается в стакан. Стрелка показывает вес тела в жидкости. Если в ведерко вылить часть жидкости из стакана, то стрелка вернется к своему начальному положению.

Следовательно, выталкивающая сила по модулю равна весу жидкости, вытесненной погруженной частью тела.

Закон Архимеда справедлив только при наличии тяжести. В условиях невесомости он не выполняется.

Условие плавания тела:

На тело, находящееся в жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

1) Если F_т>F_A - тело тонет;

2) Если F_т=F_A - тело плавает в жидкости или газе;

3) Если F_т<F_A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.

1) Если ρ_т>ρ_ж - тело тонет;

2) Если ρ_т=ρ_ж - тело плавает в жидкости или газе;

3) Если ρ_т<ρ_ж - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Водный транспорт.

Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Осадка – глубина, на которую судно погружается в воду.

Ватерлиния – красная линия на корпусе судна, отмечает наибольшую допустимую осадку.

Водоизмещение – вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии.

Воздухоплавание.

Аэростат – воздушный шар, который перемещается только под действием ветра.

Дирижабли – управляемые аэростаты.

Подъемная сила – вес груза, который может поднять шар

Билет № 13.

Работа. Мощность. Потенциальная энергия поднятого тела, сжатой пружины. Кинетическая энергия движущегося тела. Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения механической энергии.

Сила, действующая на тело, может выполнить механическую работу если:

1) есть перемещение;

2) угол между вектором силы и перемещением не равен 90º .

Работа силы есть алгебраическая величина, равная произведению модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними.

; [A]=Дж

Работа может быть положительной, если 0≤ <90º, или отрицательной, если 90º< ≤180º. Сила, выполняющая положительную работу, наз. движущей. Сила, выполняющая отрицательную работу, наз. силой сопротивления. Если на тело действует несколько сил, и вычисляют «А» каждой силы, а затем складывают полученные работы.

Различные механизмы затрачивают разное время на выполнение работы. Характеристикой быстроты выполнения работы является мощность.

Мощность – отношения модуля работы ко времени ее выполнения.

; => или ; [N] =Вт

Чтобы охарактеризовать способность тел выполнять, работу введено понятие энергии.

Механическая энергия– физическая величина, равная максимальной работе, которую способно совершить тело.

Измеряется в джоулях (Дж).

Энергия бывает двух видов:

1. Кинетическая – энергия, обусловленная перемещением. Ею обладают все движущиеся тела.

2. Потенциальная – энергия, зависящая от взаимного расположения взаимодействующих тел или частиц тела.

Потенциальная энергия поднятого тела, ;

Потенциальная энергия сжатой пружины.

Закон сохранения механической энергии: