К пружинным весам подвешено тело погруженное в сосуд с водой

К пружинным весам подвешено тело погруженное в сосуд с водой thumbnail

На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость, действуют, как мы знаем, силы давления. Так как давление увеличивается с глубиной погружения, то силы давления, действующие на нижнюю часть тела и направленные вверх, больше, чем силы, действующие на верхнюю его часть и направленные вниз, и мы можем ожидать, что равнодействующая сил давления будет направлена вверх. Опыт подтверждает это предположение.


Рис. 258. Если груз погружен в воду, показание динамометра уменьшается


Рис. 259. Пробка, погруженная в воду, натягивает нитку

Если, например, гирю, подвешенную к крючку динамометра, опустить в воду, то показание динамометра уменьшится (рис. 258).

Равнодействующая сил давления на тело, погруженное в жидкость, называется выталкивающей силой. Выталкивающая сила может быть больше силы тяжести, действующей на тело; например, кусок пробки, привязанный к дну сосуда, наполненного водой, стремясь всплыть, натягивает нитку (рис. 259). Выталкивающая сила возникает и в случае частичного погружения тела. Кусок дерева, плавающий на поверхности воды, не тонет именно благодаря наличию выталкивающей силы, направленной вверх.

Если тело, погруженное в жидкость, предоставить самому себе, то оно тонет, остается в равновесии или всплывает на поверхность жидкости в зависимости от того, меньше ли выталкивающая сила силы тяжести, действующей на тело, равна ей или больше ее. Выталкивающая сила зависит от рода жидкости, в которую, погружено тело. Например, кусок железа тонет в воде, но плавает в ртути; значит, в воде выталкивающая сила, действующая на этот кусок меньше, а в ртути — больше силы тяжести.

Найдем выталкивающую силу, действующую на твердое тело, погруженное в жидкость.


Рис. 260. а) Тело находится в жидкости, б) Тело заменено жидкостью

Выталкивающая сила, действующая на тело (рис. 260 а), есть равнодействующая сил давления жидкости на его поверхность. Представим себе, что тело удалено и его место занято той же жидкостью (рис. 260, б). Давление на поверхность такого мысленно выделенного объёма будет таким же, каким было давление на поверхность самого тела. Значит, и равнодействующая сила давления на тело (выталкивающая сила) равна равнодействующей сил давления на выделенный объем жидкости. Но выделенный объем жидкости находится в равновесии. Силы, действующие на него, — это сила тяжести

 и выталкивающая сила

 (рис. 261, а). Значит, выталкивающая сила равна по модулю силе тяжести, действующей на выделенный объем жидкости, и направлена вверх. Точкой приложения этой силы должен быть центр тяжести выделенного объема. В противном случае равновесие нарушилось бы, так как сила тяжести и выталкивающая сила образовали бы пару сил (рис. 261, б). Но, как уже сказано, выталкивающая сила для выделенного объема совпадает с выталкивающей силой тела. Мы приходим, таким образом, к закону Архимеда:

Читайте также:  Какие примеры сообщаются сосудов вы можете привести

Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна по модулю силе тяжести, действующей на жидкость в объеме, занимаемом телом (вытесненный объем), направлена вертикально вверх и приложена в центре тяжести этого объема. Центр тяжести вытесненного объема называют центром давления.


Рис. 261. а) Равнодействующая сил давления на поверхность погруженного тела равна силе тяжести, действующей на жидкость, объем которой равен объему тела, б) Если бы точка приложения равнодействующей силы не совпадала с центром тяжести вытесненного объема жидкости, то получилась бы пара сил и равновесие этого объема было бы невозможным

Для тела, имеющего простую форму, можно вычислить выталкивающую силу, рассмотрев силы давления на его поверхность. Пусть, например, тело, погруженное в жидкость, имеет форму прямого параллелепипеда и расположено так, что две его противолежащие грани горизонтальны (рис. 262). Площадь его основания обозначим через

, высоту — через

, а расстояние от поверхности до верхней грани — через

.

Равнодействующая сил давления жидкости составляется из сил давления на боковую поверхность параллелепипеда и на его основания. Силы действующие на боковые грани, взаимно уничтожаются, так как для противолежащих граней силы давления равны по модулю и противоположны по направлению. Давление на верхнее основание равно

, на нижнее основание равно

. Следовательно, силы давления на верхнее и на нижнее основания равны соответственно

,

причем сила

 направлена вниз, а сила

 — вверх. Таким образом, равнодействующая

 всех сил давления на поверхность параллелепипеда (выталкивающая сила) равна разности модулей сил

 и

:

,

и направлена вертикально вверх. Но

 — это объем параллелепипеда, а

 — масса вытесненной телом жидкости. Значит, выталкивающая сила действительно равна по модулю силе тяжести, действующей на вытесненный объем жидкости.


Рис. 262. К вычислению выталкивающей силы


Рис. 263. Опытная проверка закона Архимеда при помощи «ведерка Архимеда»

Если тело, подвешенное к чашке весов, погрузить в жидкость, то весы показывают разность между весом тела и выталкивающей силой, т. е. весом вытесненной жидкости. Поэтому закону Архимеда придают иногда следующую формулировку: тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

Для иллюстрации справедливости этого вывода сделаем следующий опыт (рис. 263): пустое ведерко

 («ведерко Архимеда») и сплошной цилиндр

, имеющий объем, в точности равный вместимости ведерка, подвесим к динамометру. Затем, подставив сосуд с водой, погрузим цилиндр в воду; равновесие нарушится, и растяжение динамометра уменьшится. Если теперь наполнить ведерко водой, то динамометр снова растянется до прежней длины. Потеря в весе цилиндра как раз равна весу воды в объеме цилиндра.

По закону равенства действия и противодействия выталкивающей силе, с которой жидкость действует на погруженное тело, соответствует сила, с которой тело действует на жидкость. Эта сила направлена вертикально вниз и равна весу жидкости, вытесненной телом. Следующий опыт демонстрирует сказанное (рис. 264). Неполный стакан с водой уравновешивают на весах. Затем в стакан погружают тело, подвешенное на штативе; при этом чашка со стаканом опускается, и для восстановления равновесия приходится добавить на другую чашку гирю, вес которой равен весу воды, вытесненной телом.

Читайте также:  Как лечить глазные сосуды


Рис. 264. Вес гири, которую нужно положить на левую чашку весов, равен весу воды, вытесненной телом

160.1.
Найдите выталкивающую силу, действующую на погруженный в воду камень массы 3 кг, если его плотность равна

.

160.2.
Куб с ребром 100 мм погружен в сосуд, наполненный водой, поверх которой налит керосин так, что линия раздела обеих жидкостей проходит посередине ребра куба. Найдите выталкивающую силу, действующую на куб. Плотность керосина равна

.

160.3
. Кусок пробки массы 10 г, обмотанный медной проволокой с поперечным сечением

, остается в равновесии в воде, не погружаясь и не всплывая (табл. 1). Найдите длину проволоки.

160.4.
Что произойдет с весами, находящимися в равновесии, если в стакане с водой, стоящий на чашке весов, погрузить палец, не прикасаясь пальцем ни к дну, ни к стенкам стакана?

160.5.
К чашкам весов подвешены на нитках кусок меди и кусок железа массы 500 г каждый (табл. 1). Нарушится ли равновесие, если медь погрузить в воду, а железо — в керосин плотности

. Гирю какой массы и на какую чашку весов нужно поставить, чтобы восстановить равновесие?

Источник

  • Главная
  • Вопросы & Ответы
  • Вопрос 11420052

Зачетный Опарыш

более месяца назад

Просмотров : 2   
Ответов : 1   

Лучший ответ:

Если вода и тело при нагревании расширяются в равной степени, показания весов не изменятся. Если тело расширяется в меньшей степени, чем вода, показания весов увеличатся, если в большей степени — уменьшатся.

более месяца назад

Ваш ответ:

Комментарий должен быть минимум 20 символов

Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт

Лучшее из галереи за : неделю   месяц   все время

    Другие вопросы:

    Зачетный Опарыш

    увеличить число 372 на 5 единиц и полученное число пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста умаляю эти все задания сделайти пожалуйста пожалуйста пожалуйста умаляю

    более месяца назад

    Смотреть ответ  

    Просмотров : 2   
    Ответов : 1   
    Картинок: 1   

    Мари Умняшка

    Морфологический разбор слова именуемый С постоянными и непостоянными признаками

    более месяца назад

    Смотреть ответ  

    Читайте также:  Ресивер сосуд для чего он нужен

    Просмотров : 2   
    Ответов : 1   

    Онтонио Веселко

    Проект по Кубановедению 3класс “Без прошлого нет будущего”

    более месяца назад

    Смотреть ответ  

    Просмотров : 2   
    Ответов : 1   

    Пармезан Черница

    Испанский язык: когда буква “v” произносится как звук [Б], а когда как что-то похожее на [В]. В слово lavar Б? В слове levantar В? И вообще, хотелось бы уточнить, можно всегда читать как Б ? (Или грубейшая ошибка будет, просто знаю, что там второй случае далеко не чистое В надо говорить). Аналогично…

    более месяца назад

    Смотреть ответ  

    Просмотров : 2   
    Ответов : 1   

    Суррикат Мими

    9 Какие из перечисленных событий относятся ко времени правления Петра I? Найдите в приведённом ниже списке два события и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) созыв первого Земского собора 2) создание Святейшего Синода 3) отмена крепостного права 4) созыв первой Государственной думы…

    более месяца назад

    Смотреть ответ  

    Просмотров : 4   
    Ответов :    

    Источник

    • Главная
    • Вопросы & Ответы
    • Вопрос 5320569

    Онтонио Веселко

    более месяца назад

    Просмотров : 9   
    Ответов : 1   

    Лучший ответ:

    Если вода и тело при нагревании расширяются в равной степени, показания весов не изменятся. Если тело расширяется в меньшей степени, чем вода, показания весов увеличатся, если в большей степени — уменьшатся.

    более месяца назад

    Ваш ответ:

    Комментарий должен быть минимум 20 символов

    Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт

    Лучшее из галереи за : неделю   месяц   все время

      Другие вопросы:

      Энджелл

      Подскажите,может кто знает/ Какие журналы(газеты) выходят 1 раз в год,именно названия

      более месяца назад

      Смотреть ответ  

      Просмотров : 47   
      Ответов : 1   

      Таня Масян

      ПОМОГИТЕ СРОЧНО ПОМОГИТЕ

      более месяца назад

      Смотреть ответ  

      Просмотров : 10   
      Ответов : 1   

      Зачетный Опарыш

      Пожалуйста помогите)Очень легко

      более месяца назад

      Смотреть ответ  

      Просмотров : 34   
      Ответов : 1   

      Суррикат Мими

      Автомобиль ехал 3 ч со скоростью 56.4 кмч и 4 ч со скоростью 62.7 кмч. Найдите среднюю скорость автомобиля на всём пути.

      более месяца назад

      Смотреть ответ  

      Просмотров : 13   
      Ответов : 1   

      Васян Коваль

      Книга рекордов гиннеса какие рекорды гиннеса приодалел Казахстан 3-5 предложений помогите пожалуйста заранее спасибо на казахском языке

      более месяца назад

      Смотреть ответ  

      Просмотров : 29   
      Ответов : 1   

      Источник