|
Меню сайта
Статистика
|
Как обойтись без высшей математикиКак обойтись без высшей математикиВ жидкость помещен куб (рис. 6). Давление на одной и той же глубине одинаково, поэтому силы давления, действующие на его боковые грани, уравновешиваются. Сила давления, действующая на верхнюю грань, меньше силы, действующей на нижнюю грань, потому что эти грани расположены на разной глубине,— чем глубже, тем давление в жидкости больше. Значит, равнодействующая всех сил, действующих со стороны жидкости на куб, направлена вертикально. Это и есть выталкивающая сила.
Для такого простого случая выталкивающую силу рассчитать нетрудно. Но если куб расположен в воде наклонно, рассчитать выталкивающую силу гораздо труднее. Если же у тела, опущенного в воду, неправильная форма, для расчета выталкивающей силы уже надо применить высшую математику. Впрочем, можно найти более легкий и короткий путь. Возьмем себе в проводники знаменитого голландского математика и физика Стевина. В конце XVI в. вышла его книга, в которой дан простой и наглядный прием для определения выталкивающей силы. Позже этот прием, правда, в несколько измененном виде, стали называть принципом отвердевания. Представим себе, что в сосуде с жидкостью какая-то часть ее неправильной формы затвердела, но вес этой части остался неизменным. Затвердевшая» часть не всплывет и не опустится на дно. Следовательно, ее вес Р уравновешивается силой F, т. е. силой давления со стороны оставшейся жидкости (рис. 7,а).
Мысленно удалим «затвердевший» объем жидкости и вставим на его место твердое тело (из металла) точно такого же объема и формы (рис. 7,б). Жидкость будет «обманута» Ведь для нее ничто не изменилось, и она будет давить на это тело с такой же силой, как раньше давила на жидкость. Если у твердого тела вес больше, чем у «затвердевшей» жидкости, то оно опустится на дно сосуда. Мы знаем, что в жидкости вес тела уменьшается. Он становится равным Р-F.., Если же вес твердого тела меньше, чем вес «затвердевшей жидкости, то выталкивающая сила будет больше, чем сила тяжести тела, и оно всплывет. Итак, если тело полностью погружено в жидкость, на него действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела. На тело, частично погруженное в жидкость (рис. 8), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме погруженной части тела. Обычно обе эти формулировки объединяют в одну: на тело, частично или полностью погруженное в жидкость, действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом. Этот закон называется законом Архимеда. Выталкивающая сила зависит не от наклона тела и не от его формы, а только от объема вытесненной им жидкости и от ее удельного веса. В старинной восточной сказке рассказывается: «Царь обещал дать тому, кто взвесит его слона, столько золота, сколько весит сам слон. Бедняк перевозчик ввел слона в свою большую лодку и отметил уровень, до которого она погрузилась в воду. Затем он свел слона на берег и нагрузил лодку золотом до прежней отметки. Вес золота равнялся весу слона». Неграмотный лодочник, конечно, не знал закона Архимеда, но он сообразил: если у двух грузов одинаковый вес, они погрузят лодку в воду до одного и того же уровня.
|
ПОИСК
Block title
|
