Закон на Архимед

Чудо - Рационалност - Наука - Духовност

TH LIFE WAYе пътят на изследовател, който разбира тайните на Вселената

Нашият уебсайт е достъпен

52 езика

Законът на Архимед е законът за статиката на течности и газове, според който всяко тяло, потопено в течност (или газ), е подложено на подемна сила от тази течност (или газ), насочена вертикално нагоре и приложена към центъра на тежестта на изместения обем. Плаващата сила се нарича архимедова или хидростатична подемна сила. Блоковата схема на ефекта е показана на фиг.1.

Структурна схема на физическия ефект на Архимед

Налягането, действащо върху тяло, потопено в течност, се увеличава с увеличаване на дълбочината на потапяне. Поради това налягането на течността върху долните елементи на повърхността на тялото е по-голямо, отколкото върху горните. В резултат на сумирането на всички сили, действащи върху всеки елемент от повърхността, се получава резултантната F A, насочена вертикално нагоре (фиг. 2).

Диаграма на ефекта на Архимед

Ако тялото лежи здраво на дъното, тогава налягането на течността само го притиска към дъното по-силно. Ако силата на тежестта на тялото е по-малка от силата на плаване, тогава тялото плава на повърхността на течността, докато силата на тежестта на течността, изместена от потопената част на тялото, стане равна на силата на тежестта на тялото. Ако гравитацията на тялото G е по-голяма от плаващата сила, тогава тялото потъва; ако силата на тежестта на тялото е равна на нея, тялото плува във течността.

Линията на действие на силата на тежестта на тялото G преминава през центъра на тежестта K (центъра на изместване) на изместения обем течност. В нормално положение на плаващо тяло, центърът на тежестта на тялото T и центърът на изместване K са разположени по една и съща вертикала, наречена навигационна ос(фиг. 3).

Схема на плаващо тяло

При търкаляне центърът на преместване K се премества в точка K 1 (фиг. 4), а гравитацията на тялото и архимедовата сила F A образуват двойка сили, която се стреми или да върне тялото в първоначалното му положение, или да увеличи ролката.

Плаващо преобръщане на тялото

В първия случай плаващото тяло има статична устойчивост, във втория случай няма стабилност. Устойчивостта на тялото зависи от взаимното разположение на центъра на тежестта на тялото Т и метацентъра М (точката на пресичане на линията на действие на Архимедовата сила при крен с оста на навигация).

Зависимостта на резултата от въздействието има следната форма:

където F A - повдигаща (плаваща) сила;

V 1 - обем на течността, изместена от тялото;

r е плътността на течността;

g \u003d 9,81 m / s 2 - ускорение на свободно падане.

Плаващата сила действа върху тела с произволна геометрична форма. В технологията най-често срещаните са тела с цилиндрична и сферична форма, тела с развита повърхност, кухи тела под формата на топка, правоъгълен паралелепипед, цилиндър.

Гравитационната сила е приложена към центъра на масата на тяло, потопено в течност и е насочена перпендикулярно на повърхността на течността.

Повдигащата сила действа върху тялото от страната на течността, насочена е вертикално нагоре, прилага се към центъра на тежестта на изместения обем течност. Тялото се движи в посока, перпендикулярна на повърхността на течността.

Плътността на някои материали е показана в таблица 1.

Плътност, kg / dm 3

Меко вулканизиран с 20% сяра

Време на започване (log t o от -3 до -2);

Живот (log t c от 13 до 15);

Време на разграждане (log t d от -3 до -2);

Време на оптимално развитие (log t k от -1 до 10).

Технически реализации на ефекта

Принципът на действие на устройствата за измерване на плътността на течността се основава на закона на Архимед - ареометри с постоянна маса (денситометри), чиито скали са градуирани в единици за плътност (фиг. 5).

За измерване на нивото на течността се използва реостатичен датчик (реостатичен нивомер). Работата на такъв сензор (фиг. 6) се основава на трансформирането на линейното движение на кабела в промяна на омичното съпротивление на реостата.

Поплавъкът 8, който възприема измереното ниво през кабела 7, предава момента на ролката 6, причинявайки въртенето на вала 3. Това въртене се предава на двигателя 2, който се плъзга по повърхността на реостатния преобразувател 1, в резултат на което съпротивлението на реостата се променя. Реостатът е включен във веригата на измервателния уред. Пружина 4 се връща; заключващата гърбица 5 предотвратява завъртането на двигателя на реостата. Натоварването 9 осигурява плътността на кабела; неговата маса е няколко пъти по-голяма от масата на поплавъка, а масата на последния е формално свързана с масата на товара. Товарът е твърдо свързан с поплавъка.

Принципът на Архимед се използва в аеронавтиката, корабоплаването, инструментите, технологичните процеси и други индустрии.

1. Kuhling H. Наръчник по физика: Per. с него. / Ед. ЯЖТЕ. Leikin.- М.: Мир, 1982.- 520 с.

2. Физически енциклопедичен речник / Изд. А.М. Прохорова.- М.: Съветска енциклопедия, 1983.- 928 с.

3. Агейкин Д.И., Костина Е.М., Кузнецова Н.Н. Сензори за контрол и регулиране - М .: Машиностроене, 1965. - 928 с.

4. Физически енциклопедичен речник / Изд. А.М. Прохорова.- М.: Съветска енциклопедия, 1983.- 928 с.

• налягане на течността
• силата на Архимед
• плавателна сила
• плътност на материята
• без ускорениепадане
• стабилност при плуване
• метацентър

---