Үүссэн шалтгаан Архимедийн хүч- дунд зэргийн даралтын зөрүү өөр өөр гүн. Тиймээс Архимедийн хүч зөвхөн таталцлын хүчинд л үүсдэг. Саран дээр энэ нь зургаа дахин, Ангараг дээр дэлхий дээрхээс 2.5 дахин бага байх болно.
Жингүйд Архимедийн хүч байдаггүй. Дэлхий дээрх таталцлын хүч гэнэт алга болсон гэж төсөөлвөл далай, далай, гол мөрөн дэх бүх хөлөг онгоцууд өчүүхэн төдий түлхэлтээр ямар ч гүн рүү очно. Гэхдээ таталцлаас хамааралгүй зүйл тэднийг босохыг зөвшөөрөхгүй. гадаргуугийн хурцадмал байдалус, тиймээс тэд хөөрч чадахгүй, бүгд живэх болно.
Архимедийн хүч хэрхэн илэрдэг вэ?
Архимедийн хүчний хэмжээ нь живсэн биеийн эзэлхүүн ба түүний байрлах орчны нягтаас хамаарна. Яг дотор нь орчин үеийн санаа: шингэнд дүрсэн эсвэл хийн орчинТаталцлын талбарт бие нь хөвөх хүчийг яг л гүйцэтгэдэг жинтэй тэнцүүбиед шилжсэн орчин, өөрөөр хэлбэл F = ρgV, энд F нь Архимедийн хүч; ρ - орчны нягтрал; g - хурдатгал чөлөөт уналт; V нь бие эсвэл түүний дүрсэн хэсэгт шилжсэн шингэний (хий) эзэлхүүн юм.
Хэрэв орвол цэвэр усУсанд живсэн биеийн нэг литр эзэлхүүн тутамд 1 кг (9.81 Н) хөвөх хүч үйлчилнэ. далайн ус, нягт нь 1.025 кг * куб. dm, 1 кг 25 г-ийн Архимед хүч нь ижил литр эзэлхүүн дээр ажиллах болно дундаж бүтэцтэй хүний хувьд, далайн болон тулгуур хүчний ялгаа цэвэр усбараг 1.9 кг болно. Тиймээс далайд сэлэх нь илүү хялбар байдаг: бүсэндээ хоёр кг жинтэй дамббелл бүхий урсгалгүй цөөрмийн дундуур сэлж байх хэрэгтэй гэж төсөөлөөд үз дээ.
Архимедийн хүч нь живсэн биеийн хэлбэрээс хамаардаггүй. Төмөр цилиндрийг авч, түүний хүчийг уснаас хэмжинэ. Дараа нь энэ цилиндрийг хуудас болгон өнхрүүлж, тэгшхэн, ирмэгээр нь усанд дүрнэ. Гурван тохиолдолд Архимедийн хүч ижил байх болно.
Энэ нь эхлээд харахад хачирхалтай мэт санагдаж болох ч хэрэв хуудсыг тэгшхэн дүрвэл нимгэн хуудасны даралтын зөрүүг түүний талбайн өсөлтөөр нөхдөг. гадаргуутай перпендикулярус. Хэмжээгээр шумбах үед энэ нь эсрэгээрээ, жижиг талбайхавирга нөхөн төлсөн илүү өндөрнавч.
Хэрэв ус нь давсаар маш их ханасан бол түүний нягт нь нягтралаас өндөр болсон. хүний бие, тэгвэл сэлж чаддаггүй хүн ч усанд живэхгүй. Жишээлбэл, Израилийн Сөнөсөн тэнгист жуулчид хэдэн цагаар ч хөдөлгөөнгүй усан дээр хэвтдэг. Үнэн бол түүн дээр алхах боломжгүй хэвээр байна - тулгуур хэсэг нь жижиг, хүн хүзүүндээ хүртэл усанд унадаг, биеийн живсэн хэсгийн жин нь түүний нүүлгэн шилжүүлсэн усны жинтэй тэнцэх хүртэл. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та тодорхой хэмжээний төсөөлөлтэй бол усан дээр алхах тухай домог үүсгэж болно. Харин керосинд нягт нь ердөө 0.815 кг*куб. dm, тэр ч байтугай маш туршлагатай усанд сэлэгч ч гэсэн гадаргуу дээр үлдэх боломжгүй болно.
Динамик дахь Архимедийн хүч
Архимедийн хүчээр хөлөг онгоцууд хөвдөг гэдгийг хүн бүр мэддэг. Гэхдээ загасчид Архимедийн хүчийг динамик дээр ч ашиглаж болно гэдгийг мэддэг. Хэрэв та том, хүчтэй загастай (жишээлбэл, тул загас) тааралдвал түүнийг аажмаар тор руу татах нь утгагүй юм (түүний төлөө загас барих): тэр шугамыг эвдэж, явах болно. Энэ нь алга болоход та эхлээд хөнгөн татах хэрэгтэй. Дэгээгээ мэдэрсэн загас түүнээс ангижрахыг хичээн загасчин руу гүйв. Дараа нь та загас агнуурын шугамыг таслах цаг гаргахгүйн тулд маш хүчтэй, огцом татах хэрэгтэй.
Усан дотор загасны бие бараг жингүй, харин жин, инерци нь хадгалагддаг. Загас барих энэ аргын тусламжтайгаар Архимедийн хүч загасыг сүүл рүү нь өшиглөж, олз нь өөрөө загасчны хөлд эсвэл завь руу нь унах болно.
Агаар дахь Архимедийн хүч
Архимедийн хүч нь зөвхөн шингэнд төдийгүй хийд ч үйлчилдэг. Үүний ачаар агаарын бөмбөлөг, агаарын хөлөг (зеппелин) нисдэг. 1 куб. м агаарт хэвийн нөхцөл(далайн түвшинд 20 хэм) 1,29 кг жинтэй, 1 кг гелий 0,21 кг жинтэй. Өөрөөр хэлбэл, дүүргэсэн бүрхүүлийн 1 шоо метр нь 1.08 кг ачааг өргөх чадвартай. Хэрэв бүрхүүл нь 10 м диаметртэй бол түүний хэмжээ 523 шоо метр болно. m. Үүнийг уушигнаас нь дуусгасан синтетик материал, бид хагас тонн орчим өргөх хүчийг авдаг. Нислэгчид Архимедийн хүчийг агаар хайлуулах хүч гэж нэрлэдэг.
Хэрэв та бөмбөлөгөөс агаарыг агшаахгүйгээр шахвал түүний шоо метр бүр нь 1.29 кг-ыг бүхэлд нь татах болно. Өргөх хүчийг 20% -иар нэмэгдүүлэх нь техникийн хувьд маш сонирхолтой боловч гели нь үнэтэй бөгөөд устөрөгч нь тэсрэх аюултай. Тиймээс вакуум агаарын хөлөг онгоцны төслүүд үе үе гарч ирдэг. Гэхдээ их хэмжээгээр тэсвэрлэх чадвартай материал (кв. см тутамд 1 кг орчим) атмосферийн даралтгадна бүрхүүл дээр, орчин үеийн технологихараахан үүсгэж чадахгүй байна.
Архимедийн хууль бол шингэн ба хийн статикийн хууль бөгөөд үүний дагуу шингэн (эсвэл хий) дотор дүрсэн биед биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцэх хөвөх хүч үйлчилдэг.
Суурь
"Эврика!" ("Олдсон!") - Энэ бол хэлмэгдүүлэлтийн зарчмыг нээсэн эртний Грекийн эрдэмтэн, гүн ухаантан Архимедийн хийсэн домогт хэлсэн үг юм. Домогт өгүүлснээр бол Сиракузын хаан II Херон сэтгэгчээс титэм нь хааны титмийг гэмтээхгүйгээр шижир алтаар хийсэн эсэхийг тодорхойлохыг хүссэн байдаг. Архимедийн титэмийг жинлэх нь тийм ч хэцүү биш байсан ч энэ нь хангалтгүй байсан - цутгасан металлын нягтыг тооцоолж, цэвэр алт мөн эсэхийг тодорхойлохын тулд титмийн эзэлхүүнийг тодорхойлох шаардлагатай байв. Дараа нь, домогт өгүүлснээр, Архимед титэмний хэмжээг хэрхэн тодорхойлох талаар бодолд автаж, ваннд орж, ванны усны түвшин нэмэгдсэнийг гэнэт анзаарав. Дараа нь эрдэмтэн түүний биеийн эзэлхүүн нь ижил хэмжээний усыг нүүлгэж байгааг ойлгосон тул титэм нь ирмэг хүртэл дүүргэсэн сав руу буулгавал түүний эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний усыг нүүлгэн шилжүүлэх болно. Асуудлыг шийдэх гарц олдсон бөгөөд домогт өгүүлдэг хамгийн түгээмэл хувилбарын дагуу эрдэмтэн ялалтаа хааны ордон руу тайлагнахаар гүйж, хувцаслах ч санаа зовсонгүй.
Гэсэн хэдий ч үнэн нь үнэн юм: хөвөх хүчний зарчмыг нээсэн хүн бол Архимед юм. Хэрэв хатуу биеийг шингэнд дүрвэл шингэнд дүрсэн биеийн хэсгийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний шингэнийг нүүлгэн шилжүүлнэ. Өмнө нь нүүлгэн шилжүүлсэн шингэнд нөлөөлж байсан даралт нь одоо түүнийг нүүлгэн шилжүүлсэн хатуу биед үйлчилнэ. Хэрэв босоо тэнхлэгт дээш чиглэсэн хөвөх хүч гарч ирвэл илүү их хүчхүндийн хүч нь биеийг босоогоор нь доош нь татахад бие нь дээшээ хөвөх болно; тэгэхгүй бол живэх болно (живэх). Ярьж байна орчин үеийн хэл, хэрэв энэ нь бие нь хөвдөг дундаж нягтрал бага нягтралтүүнийг дүрж буй шингэн.
Архимедийн хууль ба молекул кинетик онол
Амралттай шингэнд хөдөлгөөнт молекулуудын нөлөөгөөр даралт үүсдэг. Тодорхой хэмжээний шингэнийг нүүлгэн шилжүүлэх үед хатуу бие, молекулуудын мөргөлдөөний дээш чиглэсэн импульс нь биеэс нүүлгэсэн шингэний молекулууд дээр биш харин бие дээр унах бөгөөд энэ нь доороос түүнд үзүүлж буй даралтыг тайлбарлаж, шингэний гадаргуу руу түлхэж өгдөг. Хэрэв бие нь шингэнд бүрэн дүрэгдсэн бол хөвөх хүч түүн дээр үргэлжлүүлэн ажиллах болно, учир нь даралт нь гүн нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, биеийн доод хэсэг нь хөвөх хүч болох дээд хэсгээс илүү их даралтанд өртдөг. үүсдэг. Энэ бол молекулын түвшинд хөвөх хүчний тайлбар юм.
Энэхүү түлхэх загвар нь уснаас хамаагүй нягт гангаар хийсэн хөлөг онгоц яагаад хөвж байдгийг тайлбарладаг. Усан онгоцны нүүлгэн шилжүүлсэн усны хэмжээ нь усанд живсэн гангийн эзэлхүүн дээр усан шугамын доорх хөлөг онгоцны их бие дотор агуулагдах агаарын эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Хэрэв бид их бие ба түүний доторх агаарын нягтыг дунджаар тооцвол хөлөг онгоцны нягтрал (хэрэв физик бие) нь усны нягтралаас бага тул усны молекулуудын дээш чиглэсэн импульсийн үр дүнд түүнд үйлчлэх хөвөх хүч илүү өндөр байдаг. таталцлын хүчДэлхийн таталцал хөлөг онгоцыг ёроол руу татаж, хөлөг онгоц хөвж байна.
Томъёо ба тайлбар
Усанд живсэн биед тодорхой хүч үйлчилдэг гэдгийг хүн бүр сайн мэддэг: хүнд бие нь хөнгөн болж байх шиг байна - жишээлбэл, бидний өөрийн биеусанд дүрэх үед. Гол мөрөн эсвэл далайд сэлж байхдаа та газар дээр өргөх боломжгүй маш хүнд чулууг ёроолын дагуу хялбархан өргөж, хөдөлгөж чадна. Үүний зэрэгцээ хөнгөн жинтэй бие нь усанд дүрэхийг эсэргүүцдэг: жижиг тарвасны хэмжээтэй бөмбөгийг живүүлэх нь хүч чадал, ур чадвар шаарддаг; Хагас метр диаметртэй бөмбөгийг дүрэх боломжгүй байх магадлалтай. Бие яагаад хөвдөг (мөн өөр нэг живдэг) нь түүнд дүрсэн биед үзүүлэх шингэний нөлөөтэй нягт холбоотой байдаг гэсэн асуултын хариулт нь ойлгомжтой юм; Хөнгөн биетүүд хөвж, хүнд нь живдэг гэсэн хариултанд сэтгэл хангалуун байж чадахгүй: ган хавтан нь мэдээжийн хэрэг усанд живэх болно, гэхдээ хэрэв та түүнээс хайрцаг хийвэл тэр хөвж болно; Гэсэн хэдий ч түүний жин өөрчлөгдөөгүй.
Оршихуй гидростатик даралтЭнэ нь шингэн эсвэл хий дотор байрлах аливаа биеийг хөвөх хүчинд өртөхөд хүргэдэг. Шингэн дэх энэ хүчний утгыг анх Архимед туршилтаар тогтоосон. Архимедийн хуулийг дараах байдлаар томъёолсон болно. шингэн эсвэл хийд дүрсэн бие нь биеийн усанд дүрсэн хэсэгт шилжсэн шингэн эсвэл хийн хэмжээний жинтэй тэнцэх хөвөх хүчний үйлчлэлд өртдөг.
Томъёо
Шингэн дотор дүрсэн биед үйлчлэх Архимедийн хүчийг дараах томъёогоор тооцоолж болно. Ф A = ρ f gVБаасан,
Энд ρl нь шингэний нягт,
g - чөлөөт уналтын хурдатгал,
Vpt нь шингэнд дүрсэн биеийн хэсгийн эзэлхүүн юм.
Шингэн эсвэл хий дотор байрлах биеийн төлөв байдал нь таталцлын модулиуд Ft ба энэ биед үйлчилдэг Архимед хүчний FA хоорондын хамаарлаас хамаарна. Дараах гурван тохиолдол байж болно.
1) Ft > FA – бие живнэ;
2) Ft = FA – бие нь шингэн эсвэл хий дотор хөвдөг;
3) Фт< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
Архимедийн хуулиас илүү энгийн зүйл байхгүй юм шиг санагддаг. Гэвч нэгэн цагт Архимед өөрөө нээлтийнхээ талаар үнэхээр гайхаж байв. Яаж байсан бэ?
Гидростатикийн үндсэн хуулийг нээсэнтэй холбоотой сонирхолтой түүх бий.
Архимедийн амьдрал, үхлийн тухай сонирхолтой баримт, домог
Эрдэмтэн Архимедийн хуулийг өөрөө нээсэн гэх мэт асар том нээлтээс гадна бүхэл бүтэн жагсаалтгавьяа, ололт амжилт. Ер нь механик, одон орон, математикийн салбарт ажиллаж байсан суут хүн байсан. Тэрээр "хөвөгч биетүүдийн тухай", "бөмбөг ба цилиндрийн тухай", "спираль дээр", "коноид ба бөмбөрцөг хэлбэрийн тухай", тэр ч байтугай "элсний ширхэгийн тухай" зэрэг бүтээл туурвисан. IN сүүлчийн ажилорчлон ертөнцийг дүүргэхэд шаардагдах элсний ширхэгийн тоог хэмжих оролдлого хийсэн.
Сиракузыг бүслэхэд Архимедийн үүрэг
МЭӨ 212 онд Сиракузыг Ромчууд бүслэв. 75 настай Архимед хүчирхэг катапульт, хөнгөн богино зайн шидэгч машинууд, мөн "Архимедийн хумс" гэж нэрлэгддэг машинуудыг зохион бүтээжээ. Тэдний тусламжтайгаар дайсны хөлөг онгоцыг шууд эргүүлэх боломжтой байв. Ийм хүчирхэг, технологийн эсэргүүцэлтэй тулгарсан Ромчууд хотыг шуурганд авч чадаагүй тул бүслэлт хийхээс өөр аргагүй болжээ. Өөр нэг домогт өгүүлснээр Архимед толь ашиглан Ромын флотыг галдан шатааж, анхаарлаа төвлөрүүлжээ. нарны туяахөлөг онгоцон дээр. Энэ домог үнэн эсэх нь эргэлзээтэй мэт санагдаж байна, учир нь Тэр үеийн түүхчдийн хэн нь ч энэ тухай дурдаагүй.
Архимедийн үхэл
Олон гэрчлэлийн дагуу Архимед Ромчууд эцэст нь Сиракузыг эзлэн авахдаа алагдсан байна. Агуу инженерийн үхлийн боломжит хувилбаруудын нэг нь энд байна.
Гэрийнхээ үүдний үүдэнд эрдэмтэн шууд элсэнд гараараа зурсан диаграммынхаа талаар бодож байв. Хажуугаар нь өнгөрч буй цэрэг зураг дээр гишгэхэд Архимед гүн бодолд автан: "Миний зурсан зургуудаас холд" гэж хашгирав. Үүний хариуд хаа нэгтээ яаран явсан цэрэг өвгөнийг зүгээр л илдээр цохьжээ.
За, одоо гашуун асуудлын тухай: Архимедийн хууль, эрх мэдлийн тухай ...
Архимедийн хуулийг хэрхэн нээсэн, алдарт "Эврика!"
Эртний үе. МЭӨ III зуун. Сицилид мафи байхгүй ч эртний Грекчүүд байдаг.
Сиракузийн зохион бүтээгч, инженер, онолын эрдэмтэн ( Грекийн колониСицилид) Архимед II Хиеро хааны дор алба хааж байжээ. Нэгэн өдөр үнэт эдлэлчид хаанд алтан титэм хийж өгчээ. Хаан сэжигтэй хүн байсан тул эрдэмтнийг байрандаа дуудаж, титэм нь мөнгөн хольцтой эсэхийг олж мэдэхийг түүнд даалгав. Тэр хол үед хэн ч шийдээгүй гэж энд хэлэх ёстой ижил төстэй асуултуудбөгөөд энэ хэрэг урьд өмнө байгаагүй юм.
Архимед удаан бодсоны эцэст юу ч олсонгүй, нэг өдөр халуун усны газар орохоор шийдэв. Тэнд, усны сав газарт суугаад эрдэмтэн асуудлын шийдлийг олжээ. Архимед бүрэн тодорхой зүйлд анхаарлаа хандуулав: усанд дүрсэн бие нь өөрийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний усыг зайлуулдаг. Тэр үед Архимед хувцаслах ч санаа зовсонгүй угаалгын өрөөнөөсөө үсрэн гарч ирээд "олдсон" гэсэн утгатай алдарт "эврика" гэж хашгирав. Хаанд ирээд Архимед түүнд титэмтэй тэнцэх хэмжээний мөнгө, алтны ембүү өгөхийг хүсэв. Архимед титэм болон ембүүгээр гаргаж авсан усны хэмжээг хэмжиж, харьцуулснаар титэм нь цэвэр алтаар хийгдээгүй, харин мөнгөн хольцтой болохыг олж мэдсэн. Энэ бол Архимедийн хуулийг нээсэн түүх юм.
Архимедийн хуулийн мөн чанар
Хэрэв та Архимедийн зарчмыг хэрхэн ойлгох вэ гэж өөрөөсөө асуувал бид хариулах болно. Зүгээр л суугаад бод, тэгвэл ойлголт ирнэ. Уг нь энэ хуульд:
Хий эсвэл шингэнд дүрсэн бие нь шингэний (хий) жинтэй тэнцэх хөвөх хүчний нөлөөгөөр биеийн живсэн хэсгийн эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Энэ хүчийг Архимедийн хүч гэж нэрлэдэг.
Бидний харж байгаагаар Архимедийн хүч нь зөвхөн усанд дүрэгдсэн биетүүдэд төдийгүй агаар мандал дахь биетүүдэд нөлөөлдөг. болгодог хүч бөмбөлөгдээш өргөх нь Архимедийн хүч юм. Архимедийн хүчийг дараахь томъёогоор тооцоолно.
Энд эхний нэр томъёо нь шингэний (хийн) нягтрал, хоёр дахь нь таталцлын хурдатгал, гурав дахь нь биеийн эзэлхүүн юм. Хэрэв таталцлын хүч Архимедийн хүчтэй тэнцүү бол бие нь хөвж, их бол живж, бага бол хөвж эхлэх хүртэл хөвдөг.
Энэ нийтлэлд бид Архимедийн даммигийн тухай хуулийг авч үзсэн. Хэрэв та Архимедийн хууль олдсон асуудлыг хэрхэн шийдэж сурахыг хүсвэл холбогдоно уу. Шилдэг зохиолчидмэдлэгээ хуваалцаж, шийдлийг өөрсдөө боловсруулахдаа баяртай байх болно хэцүү даалгавар"Тавиур дээр."
Архимедийн хууль бол шингэн ба хийн статикийн хууль бөгөөд үүний дагуу шингэн (эсвэл хий) дотор дүрсэн биед биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцэх хөвөх хүч үйлчилдэг.
Суурь
"Эврика!" ("Олдсон!") - Энэ бол хэлмэгдүүлэлтийн зарчмыг нээсэн эртний Грекийн эрдэмтэн, гүн ухаантан Архимедийн хийсэн домогт хэлсэн үг юм. Домогт өгүүлснээр бол Сиракузын хаан II Херон сэтгэгчээс титэм нь хааны титмийг гэмтээхгүйгээр шижир алтаар хийсэн эсэхийг тодорхойлохыг хүссэн байдаг. Архимедийн титэмийг жинлэх нь тийм ч хэцүү биш байсан ч энэ нь хангалтгүй байсан - цутгасан металлын нягтыг тооцоолж, цэвэр алт мөн эсэхийг тодорхойлохын тулд титмийн эзэлхүүнийг тодорхойлох шаардлагатай байв. Дараа нь, домогт өгүүлснээр, Архимед титэмний хэмжээг хэрхэн тодорхойлох талаар бодолд автаж, ваннд орж, ванны усны түвшин нэмэгдсэнийг гэнэт анзаарав. Дараа нь эрдэмтэн түүний биеийн эзэлхүүн нь ижил хэмжээний усыг нүүлгэж байгааг ойлгосон тул титэм нь ирмэг хүртэл дүүргэсэн сав руу буулгавал түүний эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний усыг нүүлгэн шилжүүлэх болно. Асуудлыг шийдэх гарц олдсон бөгөөд домогт өгүүлдэг хамгийн түгээмэл хувилбарын дагуу эрдэмтэн ялалтаа хааны ордон руу тайлагнахаар гүйж, хувцаслах ч санаа зовсонгүй.
Гэсэн хэдий ч үнэн нь үнэн юм: хөвөх хүчний зарчмыг нээсэн хүн бол Архимед юм. Хэрэв хатуу биеийг шингэнд дүрвэл шингэнд дүрсэн биеийн хэсгийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний шингэнийг нүүлгэн шилжүүлнэ. Өмнө нь нүүлгэн шилжүүлсэн шингэнд нөлөөлж байсан даралт нь одоо түүнийг нүүлгэн шилжүүлсэн хатуу биед үйлчилнэ. Хэрэв босоо тэнхлэгт дээш чиглэсэн хөвөх хүч нь биеийг босоо байдлаар доош татах таталцлын хүчнээс их байвал бие нь хөвөх болно; тэгэхгүй бол живэх болно (живэх). Орчин үеийн хэлээр бол биеийн дундаж нягт нь дүрж буй шингэний нягтаас бага байвал хөвдөг.
Архимедийн хууль ба молекул кинетик онол
Амралттай шингэнд хөдөлгөөнт молекулуудын нөлөөгөөр даралт үүсдэг. Тодорхой эзэлхүүнтэй шингэнийг хатуу биетээр нүүлгэх үед молекулуудын мөргөлдөөний дээш чиглэсэн импульс нь биеэс нүүлгэн шилжүүлсэн шингэний молекулууд дээр биш, харин биед өөрөө тусах бөгөөд энэ нь доороос болон түлхэж буй даралтыг тайлбарладаг. энэ нь шингэний гадаргуу руу чиглэнэ. Хэрэв бие нь шингэнд бүрэн дүрэгдсэн бол хөвөх хүч түүн дээр үргэлжлүүлэн ажиллах болно, учир нь даралт нь гүн нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, биеийн доод хэсэг нь хөвөх хүч болох дээд хэсгээс илүү их даралтанд өртдөг. үүсдэг. Энэ бол молекулын түвшинд хөвөх хүчний тайлбар юм.
Энэхүү түлхэх загвар нь уснаас хамаагүй нягт гангаар хийсэн хөлөг онгоц яагаад хөвж байдгийг тайлбарладаг. Усан онгоцны нүүлгэн шилжүүлсэн усны хэмжээ нь усанд живсэн гангийн эзэлхүүн дээр усан шугамын доорх хөлөг онгоцны их бие дотор агуулагдах агаарын эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Хэрэв бид их биений бүрхүүл ба түүний доторх агаарын нягтыг дунджаар тооцвол хөлөг онгоцны нягт (бие махбодийн хувьд) усны нягтралаас бага байдаг тул үр дүнд нь хөвөх хүч түүнд нөлөөлдөг. Усны молекулуудын цохилтын дээд импульс нь дэлхийн таталцлын хүчнээс өндөр болж, хөлөг онгоцыг ёроол руу татаж, хөлөг онгоц хөвж байна.
Томъёо ба тайлбар
Усанд живсэн биед тодорхой хүч үйлчилдэг гэдгийг хүн бүр сайн мэддэг: хүнд бие нь хөнгөн болдог - жишээлбэл, усанд ороход бидний бие. Гол мөрөн эсвэл далайд сэлж байхдаа та газар дээр өргөх боломжгүй маш хүнд чулууг ёроолын дагуу хялбархан өргөж, хөдөлгөж чадна. Үүний зэрэгцээ хөнгөн жинтэй бие нь усанд дүрэхийг эсэргүүцдэг: жижиг тарвасны хэмжээтэй бөмбөгийг живүүлэх нь хүч чадал, ур чадвар шаарддаг; Хагас метр диаметртэй бөмбөгийг дүрэх боломжгүй байх магадлалтай. Бие яагаад хөвдөг (мөн өөр нэг живдэг) нь түүнд дүрсэн биед үзүүлэх шингэний нөлөөтэй нягт холбоотой байдаг гэсэн асуултын хариулт нь ойлгомжтой юм; Хөнгөн биетүүд хөвж, хүнд нь живдэг гэсэн хариултанд сэтгэл хангалуун байж чадахгүй: ган хавтан нь мэдээжийн хэрэг усанд живэх болно, гэхдээ хэрэв та түүнээс хайрцаг хийвэл тэр хөвж болно; Гэсэн хэдий ч түүний жин өөрчлөгдөөгүй.
Гидростатик даралт байгаа нь шингэн эсвэл хий доторх аливаа биед хөвөх хүчийг үүсгэдэг. Шингэн дэх энэ хүчний утгыг анх Архимед туршилтаар тогтоосон. Архимедийн хуулийг дараах байдлаар томъёолсон болно. шингэн эсвэл хийд дүрсэн бие нь биеийн усанд дүрсэн хэсэгт шилжсэн шингэн эсвэл хийн хэмжээний жинтэй тэнцэх хөвөх хүчний үйлчлэлд өртдөг.
Томъёо
Шингэн дотор дүрсэн биед үйлчлэх Архимедийн хүчийг дараах томъёогоор тооцоолж болно. Ф A = ρ f gVБаасан,
Энд ρl нь шингэний нягт,
g - чөлөөт уналтын хурдатгал,
Vpt нь шингэнд дүрсэн биеийн хэсгийн эзэлхүүн юм.
Шингэн эсвэл хий дотор байрлах биеийн төлөв байдал нь таталцлын модулиуд Ft ба энэ биед үйлчилдэг Архимед хүчний FA хоорондын хамаарлаас хамаарна. Дараах гурван тохиолдол байж болно.
1) Ft > FA – бие живнэ;
2) Ft = FA – бие нь шингэн эсвэл хий дотор хөвдөг;
3) Фт< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
-аас өдөр тутмын амьдралУсанд дүрвэл биеийн жин буурдаг гэдгийг мэддэг. Жишээлбэл, хөлөг онгоцны навигаци нь энэ үзэгдэл дээр суурилдаг.
Таталцлын хүчний эсрэг чиглэсэн ямар нэг хүч байдаг тул агаарын бөмбөлгүүд агаарт хөөрдөг. Шингэн эсвэл хий нь дүрсэн биед үйлчлэх хүчийг Архимедийн хүч гэж бас нэрлэдэг. Энэ хүчний мөн чанарыг авч үзье.
Мэдэгдэж байгаагаар шингэн (эсвэл хий) нь түүнд живсэн биеийн гадаргуугийн цэг бүрт тодорхой дарамт үзүүлдэг. Гэхдээ цэг нь бага байх тусам үүн дээр илүү их дарамт учруулдаг.
Тиймээс, дээр доод ирмэгүүдДээд талынхаас илүү биеийн ачаалал ихтэй байдаг. Энэ нь доороос бие дээр үйлчлэх хүч нь дээрээс үйлчлэх хүчнээс их байна гэсэн үг юм.
Энэ нь шингэн (эсвэл хий) нь дээш чиглэсэн тодорхой хүчээр шингэсэн биед үйлчилдэг гэсэн үг юм. гэдгийг анхаарна уу доод гадаргуубие нь шингэнтэй савны ёроолд нягт наалддаг бөгөөд дараа нь шингэн нь доош чиглэсэн хүчээр биед үйлчилдэг бөгөөд тэр цагаас хойш зөвхөн дарах болно. дээд хэсэгДоод талынх нь доор орохгүйгээр бие. Дараа нь Архимедийн хүч байхгүй болно.
Биед үйлчлэх Архимедийн хүчний хэмжээ
Шингэн эсвэл хийд дүрсэн биед үйлчлэх Архимед хүчний хүчийг авч үзье. Энэ биеийн эзэлхүүн дэх шингэнийг (эсвэл хий) биеийг (сэтгэцийн хувьд) орлъё. Мэдээжийн хэрэг, энэ эзэлхүүн нь хүрээлэн буй шингэн (эсвэл хий) -тэй харьцуулахад тайван байдалд байна.
Өгөгдсөн эзэлхүүн дээр ажиллаж буй Архимедийн хүч нь таталцлын хүчтэй хэмжээтэй тэнцүү ба эсрэг чиглэлтэй байна.
Эндээс дүгнэлт:Шингэн эсвэл хийд дүрсэн биед үйлчилж буй Архимедийн хүч нь энэ биеийн эзэлхүүн дэх шингэн эсвэл хийн жинтэй тэнцүү бөгөөд эсрэг чиглэлтэй, өөрөөр хэлбэл. p*g*V томьёог ашиглан тооцоолж болно, энд p нь шингэн эсвэл хийн нягт, g нь таталцлын хурдатгал, V нь биеийн эзэлхүүн юм.
Гэхдээ хийн хувьд энэ нь үргэлж үнэн байдаггүй, учир нь түүний нягтрал нь өөр өөр өндөрт өөр өөр байдаг. Энэ томъёоноос харахад биеийн дундаж нягт илүү нягтралшингэн (эсвэл хий) биеийг дүрж, дараа нь биеийн жин илүү жиншингэн нь эзэлхүүнээрээ, бие нь живдэг
Хэрэв биеийн дундаж нягт нь шингэн эсвэл хийн нягттай тэнцүү бол бие нь шингэн эсвэл хийн зузаантай тайван байдалд байх бөгөөд хөвөх эсвэл живдэггүй, учир нь Архимедийн хүч нь биед үйлчлэх таталцлын хүчээр тэнцвэрждэг; хэрэв биеийн дундаж нягт нь шингэн эсвэл хийн нягтаас бага байвал бие нь хөвдөг.
Жишээ даалгавар
Нэг жишээ авч үзье. Хөнгөн цагаан цилиндр агаарт 54 Н, зарим шингэнд 40 Н жинтэй шингэний нягтыг тодорхойл.
Шийдэл. Цилиндрийн эзэлхүүнийг олъё: V=P/g/p, V нь эзэлхүүн, P нь биеийн жин, p1 нь биеийн нягт, өөрөөр хэлбэл. V=54 N: 10 Н/кг: 2700 кг/м3 = 0,002 м3
Архимедийн хүчийг олцгооё. зөрүүтэй тэнцүү байнаагаар ба усан дахь жин.
