Força de flotació

Anem a fer un experiment simple: prendre una mica de pilota de goma inflada i "incrustat" en l'aigua. Si la profunditat d'immersió és fins i tot 1-2 metres, és fàcil veure que el seu volum es redueix, és a dir, en tots els costats de la bola d'enfilada alguna força. Se sol dir que hi ha pressió hidrostàtica "culpable" - A forces físiques que actuen sobre els fluids estacionaris cos submergit. les forces hidrostàtiques que actuen sobre el cos des de totes bandes, i el seu resultant, coneguda com la força d'Arquímedes, encara criden l'ejecció, el que correspon a la direcció del seu efecte sobre el cos submergit en un fluid.

Arquímedes va descobrir la seva llei purament experimental, i la seva justificació teòrica va esperar per gairebé 2.000 anys abans de Pascal va descobrir la llei de la hidrostàtica de líquid estacionari. D'acord amb aquesta llei, la pressió transmesa a través del fluid en totes les direccions independentment de la zona en la qual actua en tots els plànols que delimiten el líquid, i el seu valor és proporcional a la superfície P i S al llarg de la normal a la mateixa. Pascal va obrir i va comprovar la llei sobre l'experiència en 1653. Segons ell, en la superfície d'un cos submergit en el líquid per tot arreu per la pressió hidrostàtica.

Suposem que recipient amb aigua en la forma d'un cos submergit cub profunditat H a L - distància de la superfície de l'aigua a la cara superior. Quan aquest límit inferior és per a una profunditat H + L. La força F1 vector, que actua sobre la cara superior es dirigeix cap avall i F1 = r * g * H * S, on r - densitat del líquid, g - acceleració de la gravetat.

La força F2 vector, exercida sobre el pla inferior cap amunt, i el seu valor és donat per F2 = r * g * (H + L) * S.

Els vectors de forces que actuen sobre les superfícies laterals mútuament equilibrades, de manera que posteriorment exclosos de la consideració. Flotabilitat força F2> F1 i dirigits de baix a dalt, i units a la cara inferior del cub. Definir el seu valor F:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

Recordeu que L * S - .. és el volum d'un cub V, i m a r * g = p representa la unitat de pes de fluid, llavors el pes de la fórmula de la força d'Arquímedes determina el volum de fluid igual al volum del cub, és a dir, Aquest és precisament el pes del líquid desplaçat pel cos. És interessant parlar sobre el principi d'Arquímedes és possible només per al medi ambient, on hi ha la força de la gravetat - en condicions d'ingravidesa, la llei no funciona. Finalment, la fórmula de la llei d'Arquímedes és el següent:

F = P * V, on P - pes específic del líquid.

la força d'Arquímedes pot servir com a base per a l'anàlisi dels cossos de flotació. La condició per a l'anàlisi és la relació entre el cos de pes carregat Pm i Pf pes de líquid amb un volum igual al volum de la submergit en el cos líquid. Si Pm = Px, el cos surant en el líquid, i si Pr> Pf, el cos s'enfonsa. Altrament, el cos emergeix com la força de flotació és igual al pes de la porció rebaixada expulsat del cos d'aigua.

el principi d'Arquímedes i el seu ús té una llarga història en la tecnologia, començant pel clàssic exemple de la utilització de tots els coneguts i comoditats als globus i dirigibles flotant. Aquí juga un paper que el gas es refereix a un estat de la matèria que es simula bastant fluid. Així, en l'entorn d'aire a qualsevol força de flotació que actua objecte afí mateix que en el líquid. Els primers intents de dur a terme el vol en globus d'aire van prendre germans Montgolfier - van omplir un globus amb el fum calent, de manera que el pes d'un presoner en un globus d'aire va ser inferior al pes del mateix volum d'aire fred. Aquesta va ser la causa de l' elevació, i el seu valor es va definir com la diferència en el pes dels dos volums. Una millora addicional era globus cremador, que escalfa contínuament l'aire dins del globus. És clar que depèn del rang de la longitud del cremador. Més tard aeronaus utilitzats per a l'ompliment d'un gas amb una gravetat específica menor que la de l'aire.