Buoyancy ուժ

Եկեք մի պարզ գիտափորձը: վերցնել մի քիչ ուռճացված ռետինե գնդակը եւ «imbedded" - ի ջուր. Եթե սուզում խորությունը նույնիսկ 1-2 մետր, դա շատ հեշտ է տեսնել, որ դրա ծավալը նվազել է, այսինքն, բոլոր կողմերից գնդակը կարող փխրուն որոշակի ուժ. Դա սովորաբար հայտարարել է, որ կան «մեղավոր» հիդրոստատիկ ճնշումը ֆիզիկական ուժերը գործում է անշարժ fluids immersed մարմինը: Hydrostatic ուժերը հանդես եկող մարմնի բոլոր կողմերից, եւ դրանց հետեւած, որը հայտնի է որպես ստեղծված Արքիմեդի ուժի, դեռեւս կոչվում է վտարում, որը համապատասխանում է այդ ուղղությամբ իր ազդեցություն է մարմինը immersed է հեղուկ.

Արքիմեդես հայտնաբերել է օրենքը զուտ փորձարարական, եւ նրա տեսական հիմնավորումը, սպասել է շուրջ 2000 տարի առաջ Պասկալ հայտնաբերել է օրենքը հիդրոստատիկա համար ստացիոնար հեղուկ. Ըստ այս օրենքի, ճնշումը փոխանցվում միջոցով հեղուկ բոլոր ուղղություններով, անկախ այն տարածքի վրա, այն գործում է բոլոր ինքնաթիռների սլանում է հեղուկ, եւ դրա արժեքը համամասնական է մակերեսային P եւ S երկայնքով նորմալ հիման: Պասկալ բացեց եւ ստուգվել է օրենքը փորձի 1653. Ըստ նրա, մակերեւույթի վրա մարմնի immersed է հեղուկ է բոլոր կողմերի կողմից հիդրոստատիկ ճնշման:

Ենթադրել, որ նավը ջրի ձեւով մարմնի immersed խորանարդի խորը H L - հեռավորությունը ջրի մակերեսին է սկիզբ դեմքը: Երբ այս ավելի ցածր շեմ է խորքում H + L. Այն ուժը, վեկտորը F1 գործող վերին դեմքը ուղղված է դեպի ներքեւ եւ F1 = r * g * H * S, որտեղ r - հեղուկ խտությունը, գ - արագացումը ծանրության:

Վեկտորի ուժ F2, գործադրվում է ստորին հարթության դեպի վեր, եւ դրա արժեքը տրվում է F2 = r * g * (H + L) * S.

Վեկտորները գործող ուժերի վրա կողմնակի մակերեսների փոխադարձ հավասարակշռված, այնպես որ, հետագայում բացառվում է քննարկումից: Buoyancy ուժ F2> F1 եւ ուղղորդվում է ներքեւից վերեւ, եւ կցվում է ներքեւի դեմքը խորանարդի. Սահմանել է իր արժեքը F:

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

Նկատի ունեցեք, որ L * S - .. այն խորանարդի ծավալը V, եւ մ է r * g = p ներկայացնում է հեղուկ քաշը միավորը, ապա բանաձեւը քաշը Archimedean ուժի որոշում ծավալը հեղուկ հավասար ծավալով խորանարդի, այսինքն Սա հենց այն կշիռը հեղուկ տեղահանված մարմնի կողմից: Դա հետաքրքիր է խոսել այն մասին, ստեղծված Արքիմեդի 'սկզբունքը հնարավոր է միայն շրջակա միջավայրի, որտեղ կա ուժ ծանրության - պայմաններում weightlessness, օրենքը չի աշխատում: Վերջապես, որ բանաձեւը օրենքի Արքիմեդի հետեւյալն է.

F = P * V, որտեղ p- - հեղուկ տեսակարար կշիռը:

Archimedean ուժ չի կարող ծառայել որպես հիմք վերլուծության լողունություն մարմինների: Պայման վերլուծության է հարաբերությունը քաշային մարմնի բեռնված վարչապետը եւ PF կշիռ հեղուկ ծավալով հավասար է ծավալով immersed մեջ հեղուկ մարմնի. Եթե Pm = Px, ապա մարմինը լողացող է հեղուկ, եւ եթե Pr> Pf, որ մարմնի Լվացարան. Հակառակ դեպքում, այդ մարմինը առաջանում, քանի որ աշխույժ ուժ հավասար ծանրությունը ejected recessed մասը ջրային մարմնի.

Արքիմեդես 'սկզբունքը եւ դրա օգտագործումը ունի երկար պատմություն է տեխնոլոգիաների, սկսած դասական օրինակ օգտագործման բոլոր հայտնի եւ լողացող հարմարություններ փուչիկներ եւ airships. Այստեղ դա դեր խաղացել, որ գազի վերաբերում է պետության հարցում, որը բավականին Հեղուկի simulates: Այսպիսով, օդային միջավայրի ցանկացած օբյեկտ լողունություն ուժի գործելով ազգական նույնը, քանի որ հեղուկ. Առաջին փորձերը իրականացնում օդային փուչիկ թռիչք առաւ Montgolfier եղբայրներին, նրանք լցված փուչիկ ջերմ ծխի, այնպես, որ քաշը բանտարկյալ է որպես օդապարիկ էր պակաս, քան քաշի նույն ծավալի սառը օդի. Սա էր պատճառը, որ վերացնի, եւ դրա արժեքը որոշվում է որպես տարբերություն քաշի `երկու ծավալների. A հետագա բարելավման էր փուչիկներ այրիչ, որը շարունակաբար տաքացնում օդը ներսում փուչիկ. Հասկանալի է, որ տեսականին կախված երկարությամբ այրիչ. Հետագայում airships համար օգտագործվող լրացնելու գազ է կոնկրետ ծանրության պակաս է, քան օդում: