Сила архимеда в физике формула: Архимедова сила — урок. Физика, 7 класс.

ФИЗИКА

ФИЗИКА

Сила тяжести Сила трения Сила Архимеда

Взаимодействие тел

Сила тяжести

Решение:


F=mg

F=

Ищем силу тяжести

Дано:


m=
kgs

g=
H/кг

F-?


Решение:


m=F/g

m=

Ищем массу тела

Дано:


F=
kgs

g=
H/кг

m-?

Теоритические

сведения

Сила тяжести, действующая на тело, находящееся на поверхности Земли равна массе тела, умноженной на постоянную Сила тяжести – сила (Fт), с которой Земля притягивает к себе тело, равная произведению массы (m) тела на коэффициент пропорциональности (g) – постоянную величину для Земли.

Здесь F – сила тяжести, m – масса, g — ускорение свободного падения.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Из-за того, что Земля имеет сплюснутую форму, то есть её радиус не везде одинаков, ускорение свободного падения меняется в зависимости от географической широты, от 9,832 на экваторе до 9,78 на полюсах. 9,8 – его среднее значение.

Сила тяжести действует на тело, имеющее опору или подвес. Если тело их не имеет, то есть находится в состоянии свободного падения, то говорят, что тело находится в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.


Сила трения

Решение:


F=Nk

F=

Ищем силу трения

Дано:


N=
H

k=

F-?


Решение:


N=F/k

N=

Ищем силу сопротивления

Дано:


F=
H

k=

N-?

Теоритические

сведения

Трение — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде.

По-другому называется фрикционным взаимодействием. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.

Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

Трение скольжения

— сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.

Трение качения

— момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.

Трение покоя

— сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.


Сила Архимеда

Решение:


F=qgV

F=

Ищем силу Архимеда

Дано:


q=

g=

V=

F-?


Теоритические

сведения

Закон Архимеда формулируется следующим образом:

на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме погруженной части тела. Сила называется силой Архимеда:

F=qgV

q— плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности (равномерно движется вверх или вниз), то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Тело плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела. Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха.

Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела.ся в невесомости. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.


Воздухоплавание 7 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Пример заполнения шаров различными газами

 

Рассмотрим движение тел, погруженных в газ. Так как сила Архимеда действует на тела, не только погруженные в жидкость, но и в газ, то, используя её действие, можно сконструировать, по аналогии с водными судами, и летательные аппараты, например воздушные шары.

 

Для воздухоплавания необходимо, чтобы выталкивающая «архимедова сила» была больше силы тяжести. Попробуем отпустить два воздушных шарика: один из них опустился на землю, а второй устремился в небо. Почему? Воздушные шары делают из прочной оболочки, а внутренность наполняют газом. Для того чтобы шар поднимался в небо, плотность этого газа должна быть меньше плотности воздуха. Это может быть гелий, водород или тёплый нагретый воздух.

 

Объяснение подъемной силы шара

 

 

То есть можно подобрать сочетание выталкивающей силы и силы тяжести, чтобы шар как бы завис в воздухе. Воздушный шар может поднимать в небо различные грузы: кабину, людей, разные приборы, таким образом, шар может поднять в воздух вес груза, называемый подъемной силой шара. Для того чтобы рассчитать подъёмную силу шара, нам необходимо вспомнить некоторые понятия.

 

 

Формулы расчета подъемной силы

 

 

Итак, вес газа мы можем рассчитать по формуле: Pг = mг ∙ g, масса газа, умноженная на свободное падение.

 

Необходимо также помнить, что масса газа рассчитывается следующим образом: mг = ϱ ∙ V, плотность газа, умноженная на объём оболочки шара.

Получается, что для расчета веса газа мы должны умножить плотность газа на ускорение свободного падения и на объём: Pг = ϱг ∙ g ∙V.

Также необходимо вспомнить, что сила Архимеда рассчитывается по формуле: Fа = ϱв ∙ g ∙ V, плотность воздуха, в который погружён шар, на ускорение свободного падения и на объём шара.

Вес шара будет складываться из веса газа, заполняющего оболочку, и веса самой оболочки: Pш= Pг+ Pо.

Итак, для того чтобы рассчитать подъемную силу шара, нам необходимо из величины силы Архимеда вычесть вес шара Fпод = Fа– Pш.

 

Решение задачи

 

 

Рассмотрим решение задачи:

 

Радиозонд объёмом 10 кубических метров заполнен газом, плотность которого составляет 0,09 кг на метр кубический. Необходимо найти вес аппаратуры, который может поднять этот радиозонд, если известно, что вес оболочки радиозонда составляет 6 ньютонов. Запишем краткое условие задачи:

V = 10 м3

ϱг = 0,09 кг/ м3–плотность газа, которым заполнена оболочка 0,09 кг на метр кубический

ϱв = 1,29 кг/ м3– табличные данные плотности воздуха – 1,29 кг на метр кубический

P0 = 6 H – вес оболочки 6 Н

———————-

Fпод= ? – найти вес аппаратуры, численно он будет равен подъёмной силе радиозонда.

Итак:

Для расчета подъёмной силы нам необходимо из силы Архимеда вычесть вес шара, Fпод = Fа– Pш , который будет состоять из веса газа, заполнившего оболочку, плюс вес самой оболочки Pш= Pг+ Pо .

А для расчета силы Архимеда понадобится: Fа = ϱв ∙ g ∙ V.

Необходимо помнить, что вес газа рассчитывается по формуле: Pг = ϱг ∙ g ∙ V.

Получим конечную формулу, подставив все выражения в исходную:

,

подставим числовые данные:

Ответ: Fпод = 114 Н

Подъёмная сила радиозонда составит 114 Н, это и есть вес аппаратуры, который может поднять этот радиозонд.

 

Развитие воздухоплавания

 

 

В заключение хочется отметить, что люди мечтали подняться под облака с древних времен. Международным сообществом признано, что первым это удалось французским изобретателям – братьям Монгольфье в 1783 году. Они сделали огромный шар из бумаги, наполнили его горячим воздухом, и эксперимент состоялся. Именно этот опыт положил начало развития воздухоплавания.

 

Впоследствии появились и другие воздушные аппараты: аэростаты, дирижабли, и по сей день в небо поднимаются шары и зонды, которые исследуют верхние слои атмосферы.

Воздухоплавание на сегодняшний день не только развлечение и не только спорт, но и инструмент научных исследований.

 

Список литературы

  1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
  3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

     

    Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

    1. Интернет-портал «Files.school-collection.edu.ru» (Источник)
    2. Интернет-портал «Class-fizika.narod.ru» (Источник)

     

    Домашнее задание

    1. Тело, находящееся внутри воды, выталкивается с силой 2 Н. С какой силой это тело будет выталкиваться керосином, плотность которого – 0,8 г/см3?
    2. В сосуд прямоугольной формы с площадью дна 20 х 30 см налит керосин до высоты 50 см. Определите массу и давление керосина на дно.
    3. Дать определение «архимедовой силе».

     

    Британика

    • Развлечения и поп-культура
    • География и путешествия
    • Здоровье и медицина
    • Образ жизни и социальные вопросы
    • Литература
    • Философия и религия
    • Политика, право и правительство
    • Наука
    • Спорт и отдых
    • Технология
    • Изобразительное искусство
    • Всемирная история
    • Этот день в истории
    • Викторины
    • Подкасты
    • Словарь
    • Биографии
    • Резюме
    • Популярные вопросы
    • Обзор недели
    • Инфографика
    • Демистификация
    • Списки
    • #WTFact
    • Товарищи
    • Галереи изображений
    • Прожектор
    • Форум
    • Один хороший факт
    • Развлечения и поп-культура
    • География и путешествия
    • Здоровье и медицина
    • Образ жизни и социальные вопросы
    • Литература
    • Философия и религия
    • Политика, право и правительство
    • Наука
    • Спорт и отдых
    • Технология
    • Изобразительное искусство
    • Всемирная история
    • Britannica объясняет
      В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
    • Britannica Classics
      Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
    • Demystified Videos
      В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
    • #WTFact Видео
      В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
    • На этот раз в истории
      В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
    • Студенческий портал
      Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
    • Портал COVID-19
      Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
    • 100 женщин
      Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
    • Спасение Земли
      Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
    • SpaceNext50
      Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы исследуем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

    Страница не найдена

    Приносим свои извинения! Этот контент недоступен. Посетите домашнюю страницу Britannica или воспользуйтесь полем поиска ниже.

    Что это такое? Издание «Фрукты и овощи»

    Ответы на 10 вопросов о насекомых

    Почему волки воют?

    Понимание плавучести с использованием принципа Архимеда

    В физике Принцип Архимеда гласит, что любая жидкость оказывает выталкивающую силу на объект, полностью или частично погруженный в нее, и величина выталкивающей силы равна весу жидкости, вытесненной объектом. . Объект с меньшей плотностью, чем вода, плавает, потому что вода, которую он вытесняет, весит больше, чем сам объект.

    Если вы когда-нибудь пробовали толкать пляжный мяч под водой, вы чувствовали этот принцип в действии. Когда вы толкаете мяч вниз, он поднимается обратно. На самом деле, большой пляжный мяч может быть трудно удержать под водой. Как физик в купальном костюме вы можете задаться вопросом: «Что здесь происходит?»

    Какова выталкивающая сила, F b , вода действует на пляжный мяч? Чтобы упростить эту задачу, вы решили рассматривать надувной мяч как куб высотой h и горизонтальная грань площадью A. Таким образом, выталкивающая сила кубического надувного мяча равна силе на дне надувного мяча минус сила наверху:

    F плавучесть = F дно – F верх

    2

    2

    А поскольку F = PA, , вы можете ввести давление в уравнение простой заменой:

    F плавучесть = (P дно – P верх

    Вы также можете написать изменение давления, P снизу P сверху , как дельта P:

    2

    2

    2

    Обратите внимание, что hA — это объем куба. Умножение объема, В, на плотность,

    дает вам массу воды, вытесненной кубом, м, так что можно заменить

    с м:

    F плавучесть = мг

    Вы должны признать мг (масса, умноженная на ускорение свободного падения) как выражение для веса, поэтому сила плавучести равна весу воды, вытесненной объектом, который вы погружаете:

    F плавучесть = W водоизмещение

    Это уравнение оказывается принципом Архимеда.

    Вот пример использования закона Архимеда. Предположим, что дизайнеры компании Acme Raft наняли вас, чтобы вы сказали им, какая часть их нового плота будет находиться под водой, когда он будет спущен на воду. Вы можете увидеть новый плот Acme на рисунке.

    Плот на воде.

    Плотность древесины, используемой в их плотах, составляет 550 кг/метр 3 , а высота плота составляет 20 сантиметров.

    Вы достаете блокнот и полагаете, что для того, чтобы плот плавал, вес плота должен быть равен выталкивающей силе, действующей на него со стороны воды.

    Предположим, что плот имеет высоту h и площадь горизонтальной поверхности A; , что сделало бы его вес равным следующему:

    Какова выталкивающая сила, с которой вода действует на плот? Выталкивающая сила равна весу воды, которую вытесняет погруженная часть плота. Скажите, что когда плот всплывает, дно плота находится на расстоянии у под водой. Тогда затопленный объем плота равен Ay . Это делает массу воды, вытесненной плотом, равной:

    Вес вытесненной воды — это просто ее масса, умноженная на г, ускорение свободного падения, поэтому умножение обеих частей уравнения на г дает вес, W вытесненная вода , в левой части уравнения. Вытесненный вес воды равен:

    Чтобы плот мог плавать, вес вытесненной воды должен равняться весу плота, поэтому установите значения веса плота и веса воды равными друг другу:

    A и g появляются в обеих частях уравнения, поэтому они сокращаются.

Оставить комментарий