Vztlaková síla

Pojďme udělat jednoduchý experiment: mít trochu nafouknutý gumový míček a „zapuštěný“ ve vodě. Pokud hloubka ponoření je ještě 1-2 m, je snadné vidět, že jeho objem se sníží, tj Na všech stranách se míč lisovací nějakou sílu. Obvykle se říká, že jsou „vinný“ hydrostatický tlak - fyzická síly působící na stacionárních kapalin ponořených tělo. Hydrostatické síly působící na tělo ze všech stran, a jejich výslednice, známý jako Archimedes síly, ještě volal vyhození, který odpovídá směru jeho působení na těleso ponořené v kapalině.

Archimedes zjistil, že jeho právo čistě experimentální a jeho teoretické zdůvodnění čekal na téměř 2000 let před Pascal objevil zákon hydrostatiky pro stacionární kapaliny. Podle tohoto zákona, je tlak přenášen přes tekutiny ve všech směrech bez ohledu na plochy, na kterých se působí na všech rovinách, ohraničující kapaliny, a jeho hodnota je úměrná povrchu P a S podél normální němu. Pascal otevřel a zkontroloval zákon o zkušenostech v roce 1653. Podle něj se na povrchu těla ponořené do kapaliny na všech stranách hydrostatického tlaku.

Předpokládejme, že nádoba s vodou ve formě těleso ponořené kostky hloubka H na L - vzdálenost od vodní hladiny na horní ploše. Když je tato dolní mez je pro hloubky H + L. Vektor síly F1, působící na horní straně směřuje dolů a F1 = r * g * H * S, kde r - hustota kapaliny, g - zrychlení gravitace.

Vektor síla F2, působící na dolní rovině směrem nahoru, a jeho hodnota je dána F2 = r * g * (H + L) * S.

Vektory síly působící na boční plochy vzájemně vyvážené, takže následně vyloučena z úvahy. Plovací síla F2> F1 a směřuje od zdola nahoru, a připojeny ke spodní straně kostky. Definovat svou hodnotu F:

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

Všimněte si, že L * S - .. je objem krychle V, a m k r * g = p představuje jednotky hmotnosti kapaliny, pak je vzorec hmotnost Archimédova síly určuje objem kapaliny se rovná objemu krychle, tj. To je právě hmotnost kapaliny vytlačené v těle. Je zajímavé mluvit o princip Archimédův je možný pouze pro prostředí, kde je gravitační síla - ve stavu beztíže, zákon nefunguje. Konečně, vzorec zákona Archimédova je následující:

F = p * V, kde p - specifická hmotnost kapaliny.

Archimédův síla může sloužit jako základ pro analýzu vztlakových těles. Podmínkou pro analýzu je poměr tělesné hmotnosti vložen Pm a Pf hmotnost kapaliny s objemem rovným objemu ponořena do tekutého těla. Pokud Pm = Px, tělo plovoucí v kapalině, a v případě, Pr> Pf, tělo dřezy. V opačném případě, tělo se ukáže jako vztlaková síla se rovná hmotnosti vysunuté zahloubené části těla vody.

Archimédův princip a jeho použití má za sebou dlouhou historii v oblasti technologií, počínaje klasickým příkladem využití všech známých a plovoucích zařízení na balóny a vzducholodě. Tady to hrálo roli, že plyn se odkazuje na stav hmoty, který simuluje dost tekutin. Tak, v prostředí vzduchu na jakýkoliv objekt vztlakové síly působící podobný stejný jako v kapalině. První pokusy se provádějí vzduch let balónem se Montgolfier bratři - naplnili balónek s teplým kouřem, takže váha vězeň v balónu byl menší než hmotnost stejného objemu studeného vzduchu. To bylo příčinou výtahu, a jeho hodnota byla definována jako rozdíl v hmotnosti dvou svazcích. Další zlepšení bylo balóny hořák, který neustále ohřívá vzduch uvnitř balónu. Je zřejmé, že rozsah závisí na délce hořáku. Později vzducholodí používaných pro plnění plynu s měrnou hmotností menší, než je vzduch.