Արքիմեդյան ուժը լողացող մարմինների պայմանն է։ Արքիմեդի օրենքը. Նավարկության պայմանները հեռ. V. Տնային աշխատանք

Դասի զարգացումներ (դասերի նշումներ)

Line UMK A.V. Ֆիզիկա (7-9)

Ուշադրություն. Կայքի ադմինիստրացիան պատասխանատվություն չի կրում բովանդակության համար մեթոդաբանական զարգացումներ, ինչպես նաև Դաշնային պետական ​​կրթական ստանդարտի մշակմանը համապատասխանելու համար:

Դասի թեման.Նավարկության պայմանները հեռ.

Դասի նպատակները.

• Ուսումնական՝ սովորեցնել վերլուծել, ընդգծել (հիմնական, էական),
• ձեզ ավելի մոտեցնել խնդրահարույց իրավիճակները ինքնուրույն լուծելուն:
• Զարգացում. զարգացնել հետաքրքրությունը դասի կոնկրետ գործողությունների նկատմամբ,
• զարգացնել փաստերը և հասկացությունները համեմատելու, դասակարգելու, ընդհանրացնելու ունակությունը.
• Ուսումնական՝ ստեղծել կոլեկտիվ որոնման մթնոլորտ, հուզական ոգևորություն, սովորելու ուրախություն, դժվարությունները հաղթահարելու ուրախություն:

Դասի տեղը բաժնում.«Պինդ մարմինների, հեղուկների և գազերի ճնշումը», «Հեղուկների և գազերի ճնշումը դրանց մեջ ընկղմված մարմնի վրա. Արքիմեդյան ուժ» թեման ուսումնասիրելուց հետո։

Դասի տեսակը.Դաս առարկայական գիտելիքների վերանայման վերաբերյալ.

Հիմնական տերմիններ և հասկացություններ.զանգված, ծավալ, նյութի խտություն, մարմնի քաշ, ձգողականություն, Արքիմեդյան ուժ։

Միջառարկայական կապեր.Մաթեմատիկա

Տեսանելիություն:վարքի դրսևորում տարբեր մարմիններջրի մեջ ընկղմված; մարմնի լողացող պայմանները կախված խտությունից:

Սարքավորումներ:

ա) ցուցադրության համար

• պլաստմասե տարա ջրով, պարանի վրա երեք առարկա՝ ալյումինե գլան, պլաստիկ գնդիկ, հերմետիկորեն փակ շիշ ջուր (նախապես պատրաստված ուսուցչի կողմից), որը կարող է հավասարակշռության մեջ լինել հեղուկի ցանկացած կետում.
• ջրի լոգանք, ալյումինե փայլաթիթեղի ափսե, տափակաբերան աքցան:

բ) ճակատային աշխատանքի համար

• Կշեռքներ կշիռներով, չափիչ գլան (բաժակ), լողացող պարկուճ կափարիչով (3-ական), չոր ավազ, թելեր, ֆիլտր թուղթ, էլեկտրական ժապավեն, դիմային փորձի առաջադրանքների կատարման հրահանգներ, լաբորատոր աշխատանքների տետրեր։

Դասի աշխատանքի ձևերը.ճակատային զույգերով, անհատական.

Դասի պլան

1. Կազմակերպման ժամանակ;
2. Նախկինում ուսումնասիրված նյութի ըմբռնման նախնական ստուգում;
3. Գործնական աշխատանքստուգել բացահայտումները;
4. Արտացոլում;
5. Տնային աշխատանք։

Դասի առաջընթացը

I. Կազմակերպչական պահ

Այսօր դասի ընթացքում մենք կշարունակենք ուսումնասիրել ջրի մեջ ընկղմված մարմինների վարքը։ Եկեք նայենք մի քանի փորձերի, դուք ինքներդ կկատարեք որոշ փորձեր և կկատարեք որոշ հաշվարկներ:

II. Նախկինում ուսումնասիրված նյութի ըմբռնման նախնական ստուգում

Փորձ 1

Ալյումինե բալոն, գնդիկ և շիշ ջուր իրար հաջորդաբար իջեցնում ենք ջրի մեջ։ Մենք դիտում ենք մարմինների վարքը.

Արդյունքը. մխոցը խորտակվում է, գնդակը լողում է վերև, փուչիկը լողում է՝ ամբողջությամբ ընկղմված ջրի մեջ:

Խնդրահարույց իրավիճակ.Ինչո՞ւ։ – (մարմնի վրա ազդող ուժերի հարաբերակցությունը):

– Ջրային բոլոր մարմինների վրա գործում են երկու ուժեր՝ ձգողական ուժ՝ ուղղված դեպի ներքև և լողացող ուժ (Արքիմեդի ուժ՝ ուղղված դեպի վեր։

– Մարմնի վրա մեկ ուղիղ գծով ազդող ուժերի գումարման կանոնից հետևում է. սուզվում է, եթե F t˃ F A; լողում է վեր, եթե F t˂ F A; լողում է, եթե F t = F A.

III. Գործնական աշխատանք՝ բացահայտումները ստուգելու համար

Եկեք փորձ կատարենք և ստուգենք ձգողականության և լողացող ուժի միջև կապը: (Հիմք է ընդունված «Հեղուկում լողացող մարմինների պայմանների պարզաբանում» լաբորատոր աշխատանքը - դասագրքի էջ 211):

Վարժություն 1.

1. Լրացրեք պարկուճը 1/4-ով ավազով, կշեռքի վրա որոշեք դրա զանգվածը գրամներով։ Զանգվածի արժեքը փոխարկեք կգ-ի և գրեք աղյուսակում:
2. Պարկուճը տեղադրեք ջրի մեջ և որոշեք տեղահանված ջրի ծավալը սմ3-ով: Դա անելու համար նշեք բաժակի ջրի մակարդակը պարկուճը ջրի մեջ ընկղմելուց առաջ և հետո: Աղյուսակում գրանցեք ծավալի արժեքը m3-ով:

P = F ծանր = մգԵվ F A = ρ f gV t

Առաջադրանք 2.

1. Պարկուճն ամբողջությամբ լցրեք ավազով և կշեռքի վրա որոշեք դրա զանգվածը գրամներով։ Զանգվածի արժեքը փոխարկեք կգ-ի և գրեք աղյուսակում:
2. Պարկուճը տեղադրեք ջրի մեջ և որոշեք տեղահանված ջրի ծավալը սմ3-ով: Դա անելու համար նշեք բաժակի ջրի մակարդակը պարկուճը ջրի մեջ ընկղմելուց առաջ և հետո: Աղյուսակում գրե՛ք ծավալի արժեքը m 3-ով:
3. Հաշվեք ձգողականությունը և Արքիմեդյան ուժը՝ օգտագործելով բանաձևերը.

P = F ծանր = մգԵվ F A = ρ f gV

Համեմատեք Արքիմեդյան ուժը ձգողականության հետ: Մուտքագրեք հաշվարկի արդյունքները աղյուսակում և նշեք՝ պարկուճը խորտակվում է կամ լողում:

	Մարմնի զանգված, մ, կգ	Ձգողականություն, Ֆծանր, Ն	Տեղահանված ջրի ծավալը, Վ, մ 3	Արքիմեդի զորությունը ՖԱ, Ն	Համեմատություն Ֆլարը և ՖԱ	Պարկուճի պահվածքը ջրի մեջ
						դուրս է գալիս

Առաջադրանք 3.

1. Որոշե՛ք, թե ծանրության ինչ հարաբերությամբ և Արքիմեդյան ուժարդյո՞ք պարկուճը լողալու է հեղուկի մեջ որևէ տեղ՝ ամբողջությամբ ընկղմվելով դրա մեջ: Ի՞նչ արժեք կունենա պարկուճով տեղաշարժվող ջրի ծավալը:
2. Որոշեք լողացող մարմնի զանգվածը (առանց հաշվարկի):
3. Լրացրեք պարկուճը ավազով մինչև պահանջվող զանգված, ապա իջեցրեք այն ջրի մեջ և փորձից ստուգեք, որ ձեր հիմնավորումը ճիշտ է:
4. Եզրակացություն արեք հեղուկի մեջ մարմնի լողալու պայմանի մասին:

Փորձ 2

Ստուգենք լողացող պայմանները՝ կախված նյութի խտությունից, որից պատրաստված են մարմինները և հեղուկի խտությունից։ Դրա համար մենք ունենք ջրով լոգանք, ալյումինե փայլաթիթեղի ափսե և տափակաբերան աքցան:

1. Անկյունները թեքելով՝ ափսեից տուփ կպատրաստենք։ Եկեք այն իջեցնենք ջրի մակերեսին: Մենք դիտում ենք տուփը, որը լողում է ջրի մակերեսին:
2. Եկեք տուփը հանենք ջրից և ափսեն վերադարձնենք իր հարթ տեսքին։ ափսեը կիսով չափ ծալեք, չորսով և այլն։ Տափակաբերան աքցանով քամել փայլաթիթեղը և իջեցնել ջրի մեջ։

Արդյունք:արկղաձև ափսեը լողում է, բայց սեղմվելիս սուզվում է։

Խնդրահարույց իրավիճակ.Ինչո՞ւ։ – (մարմնի և ջրի խտությունների հարաբերակցությունը):

• խտությունը տուփերպատրաստված ալյումինե փայլաթիթեղից պակաս խիտ է, քան ջուրը, իսկ սեղմված փայլաթիթեղի խտությունը ավելի մեծ է, քան ջրի խտությունը:
• Լողացող մարմինների պայմանները. լվացարաններ, եթե ρ t˃ ρ ջուր; լողում է վեր, եթե ρ t ˂ ρ ջուր; լողում է, եթե ρ t = ρ ջուր: (ρ ալյումին = 2700 կգ/մ3; ρ ջուր = 1000 կգ/մ3):

IV. Արտացոլում

Փորձ 3.Նայիր և բացատրիր աշակերտի պատրաստած սարքի աշխատանքը՝ ըստ §52-ի առաջադրանքի (դասագրքի էջ 55): «Դեկարտյան ջրասուզակ». Թափանցիկ շշի փոխարեն աշակերտը սովորական պիպետտ է օգտագործել:

Սարքը թույլ է տալիս ցուցադրել մարմինների լողացող օրենքները։

V. Տնային աշխատանք

§52; վարժություն 27(3,5,6).

Դասի ինքնավերլուծություն

7-րդ դասարանի ֆիզիկայի դասի թեման է «Լողացող մարմինների պայմանները»։ Դասարանում սովորում է 20 աշակերտ։ Նրանց մեծամասնությունը լավ մաթեմատիկական պատրաստվածություն ունի։ Տղաները հետաքրքրասեր են և ակտիվ։ Նրանք լավ են աշխատում թիմում: Մասնակցեք դասի համար սարքավորումների պատրաստմանը:

Դասի նպատակը` հետաքրքրել ուսանողներին, մոտեցնել նրանց խնդրահարույց իրավիճակների ինքնուրույն լուծմանը: Դասի ընթացքում երեխաները սովորում են ինքնուրույն պլանավորել նպատակներին հասնելու ուղիներ, այդ թվում՝ այլընտրանքային, և գիտակցաբար ընտրել առավելագույնը. արդյունավետ ուղիներխնդրի լուծումը։

Դասի տեսակը` առարկայական գիտելիքների կրկնության դաս, թույլ է տալիս ստուգել նախորդ դասում ձեռք բերված գիտելիքները և պատրաստվել հաջորդ դասին թեմայի շուրջ խնդիրների լուծմանը:

Դասի ընտրված փուլերը տրամաբանորեն կապված են միմյանց հետ, տեղի է ունենում սահուն անցում մեկից մյուսին։ Դասի ընթացքում ուսուցիչը միայն ուղղորդում և ուղղում է սովորողների գործողությունները, ովքեր ինքնուրույն են աշխատում գրեթե ողջ դասի ընթացքում։ Գործնական մասը ավարտելիս ժամանակ խնայելու համար լրացուցիչ պարապմունքների ժամանակ սովորողները պատրաստեցին ավազով երկու պարկուճ՝ ամբողջությամբ և մասամբ լցված (առաջադրանքներ 1 և 2), երրորդը մնաց դատարկ։ Դասի ընթացքում երեխաները սովորեցին փորձից եզրակացություններ անել և ակտիվորեն քննարկեցին խնդրահարույց իրավիճակների լուծումները: Վերջնական փուլում երեխաների ուշադրությունը ևս մեկ անգամ կենտրոնացավ դասի թեմայի վրա: Ուսուցիչը մեկնաբանել է տնային աշխատանքը և դասից հետո գնահատել բանավոր պատասխանները, ստուգվել են լաբորատոր աշխատանքների տետրերը.

Կարծում եմ, որ դասի նպատակները իրագործվեցին. երեխաները սովորեցին վերլուծել, ընդգծել (հիմնականը, էականը), համեմատել, դասակարգել, ընդհանրացնել փաստերն ու հասկացությունները և լուծումներ գտնել խնդրահարույց իրավիճակների համար: Դասը ստեղծեց կոլեկտիվ որոնման մթնոլորտ, հուզական ոգևորություն, սովորելու բերկրանք և դժվարությունները հաղթահարելու ուրախություն:

Հեղուկի մեջ ընկղմված մարմինը, բացի ձգողականությունից, ենթարկվում է լողացող ուժի՝ Արքիմեդի ուժին: Հեղուկը ճնշում է մարմնի բոլոր կողմերին, բայց ճնշումը նույնը չէ։ Ի վերջո, մարմնի ստորին եզրը ավելի շատ հեղուկի մեջ է, քան վերինը, և ճնշումը մեծանում է խորության հետ: Այսինքն՝ մարմնի ստորին մասի վրա ազդող ուժն ավելի մեծ կլինի, քան վերին երեսի վրա ազդող ուժը։ Հետեւաբար, առաջանում է մի ուժ, որը փորձում է մարմինը դուրս մղել հեղուկից։

Արքիմեդյան ուժի արժեքը կախված է հեղուկի խտությունից և մարմնի այն մասի ծավալից, որը գտնվում է անմիջապես հեղուկի մեջ։ Արքիմեդի ուժը գործում է ոչ միայն հեղուկների, այլ նաև գազերի մեջ։

Արքիմեդի օրենքըՀեղուկի կամ գազի մեջ ընկղմված մարմինը ենթարկվում է լողացող ուժի, որը հավասար է հեղուկի կամ գազի քաշին մարմնի ծավալում: Արքիմեդյան ուժը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է բազմապատկել հեղուկի խտությունը, հեղուկի մեջ ընկղմված մարմնի մասի ծավալը և հաստատուն g արժեքը։

Հեղուկի ներսում գտնվող մարմնի վրա գործում են երկու ուժեր՝ ձգողականություն և Արքիմեդյան ուժ։ Այս ուժերի ազդեցության տակ մարմինը կարող է շարժվել։ Մարմինների լողալու երեք պայման կա.

Եթե ​​ձգողության ուժն ավելի մեծ է, քան Արքիմեդյան ուժը, ապա մարմինը կխորտակվի և կսուզվի հատակին:

Եթե ​​ձգողության ուժը հավասար է Արքիմեդի ուժին, ապա մարմինը կարող է հավասարակշռության մեջ լինել հեղուկի ցանկացած կետում, որը լողում է հեղուկի ներսում։

Եթե ​​ձգողության ուժը Արքիմեդյան ուժից փոքր է, ապա մարմինը կլողա և կբարձրանա վերև։

Լողացող մարմիններ հեղուկի մակերեսին

Մակերեւութային դիրքում OZ առանցքի երկայնքով լողացող մարմնի վրա գործում են երկու ուժեր (Նկար 1.1): Գև արթնացող Արքիմեդյան ուժը Պ զ .

լողալ, այսինքն. ընկղմված . Լողի տեսության հիմնական հասկացությունները ներառում են հետևյալը.

- լողի ինքնաթիռ(I-I) - մարմինը հատող հեղուկի ազատ մակերեսի հարթությունը.

- ջրագիծ -մարմնի մակերեսի և լողի հարթության հատման գիծը.

- նախագիծ (y)- մարմնի ամենացածր կետի ընկղմման խորությունը: Նավի առավելագույն թույլատրելի նախագիծը նշվում է դրա վրա կարմիր ջրագծով.

- տեղաշարժ -ջրի քաշը, որը տեղաշարժվում է նավի կողմից: Նավի տեղաշարժը լրիվ ծանրաբեռնվածության դեպքում նրա հիմնական տեխնիկական բնութագիրն է.

Տեղաշարժման կենտրոնը (կետ D, նկ. 1.1) այն տեղաշարժի ծանրության կենտրոնն է, որով անցնում է լողացող Արքիմեդյան ուժի գործողության գիծը.

Լողի առանցքը (О О ") գիծ է, որն անցնում է C ծանրության կենտրոնով և D տեղաշարժի կենտրոնով, երբ մարմինը գտնվում է հավասարակշռության մեջ։

Հավասարակշռություն պահպանելու համար հալման առանցքը պետք է ուղղահայաց լինի: Եթե ​​արտաքին ուժը, օրինակ՝ քամու ճնշման ուժը, գործում է լողացող նավի վրա լայնակի ուղղությամբ, ապա նավը կթեքվի, նավարկության առանցքը կպտտվի C կետի համեմատ և կառաջանա Mk ոլորող մոմենտ՝ պտտելով նավը հարաբերականորեն։ դեպի երկայնական առանցքի ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (նկ. 1.2)

Լողացող մարմնի կայունությունը կախված է C և D կետերի հարաբերական դիրքից: Եթե C ծանրության կենտրոնը գտնվում է D տեղաշարժի կենտրոնից ցածր, ապա մակերևութային նավիգացիայի ժամանակ մարմինը միշտ կայուն է, քանի որ պտտման ժամանակ առաջացող ոլորող մոմենտը Mk է: միշտ ուղղված է գլանափաթեթին հակառակ ուղղությամբ:

Եթե ​​C կետը գտնվում է D կետից վեր (նկ. 1.3), ապա լողացող մարմինը կարող է լինել կայուն կամ անկայուն։ Դիտարկենք այս դեպքերը ավելի մանրամասն։

Երբ գարշապարը շարժվում է, D-ի տեղաշարժի կենտրոնը հորիզոնական տեղաշարժվում է դեպի գարշապարը, քանի որ նավի մի կողմը տեղափոխում է ջրի ավելի մեծ ծավալ, քան մյուսը:

Այնուհետև լողացող արքիմեդյան ուժի P z գործողության գիծը կանցնի D» տեղաշարժի նոր կենտրոնով և կհատվի նավիգացիոն OO առանցքի հետ M կետում, որը կոչվում է. մետակենտրոն։Կայունության պայմանը ձևակերպելու համար մենք նշում ենք հատվածը

Մ Դ 1 = բ, աՍԴ 1 =∆ , Որտեղ բ - մետակենտրոն շառավիղ; ∆-էքսցենտրիկություն.

Կայունության պայման. մարմինը կայուն է, եթե նրա մետակենտրոնի շառավիղը ավելի մեծ է, քան նրա էքսցենտրիսությունը, այսինքն. b > ∆.

Կայունության վիճակի գրաֆիկական մեկնաբանությունը ներկայացված է Նկ. 1.3, որից պարզ է դառնում, որ ա) դեպքում. b > ∆իսկ ստացված ոլորող մոմենտն ուղղվում է գլանին հակառակ ուղղությամբ, իսկ բ) դեպքում ունենք. բ< ∆ և պահը Մ կպտտում է մարմինը գլորման ուղղությամբ, այսինքն. մարմինը կայուն չէ.

Տեղաշարժնավ (նավ) - նավի (նավի) կեղևի ստորջրյա մասով տեղահանված ջրի քանակությունը. Հեղուկի այս քանակի կշիռը հավասար է ամբողջ նավի քաշին՝ անկախ դրա չափից, նյութից և ձևից։

Տարբերել ծավալայինԵվ զանգվածային ստանդարտ, նորմալ, ամբողջական, մեծագույն, դատարկտեղաշարժ.

Ծավալային տեղաշարժ Ջրագիծ(հոլանդերեն ջրագիծ) - շփման գիծ հանգիստ ջրի մակերեսի և լողացող նավի կորպուսի միջև։ Նաև նավի տեսության մեջ կա տեսական գծագրի տարր՝ կորպուսի հատվածը հորիզոնական հարթությամբ:

Զանգվածային տեղաշարժ

Ստանդարտ տեղաշարժ

Նորմալ տեղաշարժ

Ընդհանուր տեղաշարժ

Առավելագույն տեղաշարժ

Թեթև տեղաշարժ

Ընկղմված տեղաշարժ

Մակերեւույթի տեղաշարժ

Լողացող մարմինների կայունություն

Կայունությունլողացող մարմինները կոչվում են նրանց վերադառնալու ունակություն նախնական դիրքըայն բանից հետո, երբ նրանք հեռացվել են այս պաշտոնից՝ որևէ արտաքին ուժերի ազդեցության պատճառով։

Լողացող մարմնին կայունություն հաղորդելու համար անհրաժեշտ է, որ երբ այն շեղվում է հավասարակշռության դիրքից, ստեղծվի մի զույգ ուժ, որը մարմինը կվերադարձնի իր սկզբնական դիրքին։ Այդպիսի ուժեր կարող են ստեղծել միայն ուժերը ԳԵվ Պ n Երեք հնարավոր է տարբեր տարբերակներայս ուժերի հարաբերական դիրքը (նկ. 5.3):

Բրինձ. 5.3. Ծանրության կենտրոնի և տեղաշարժման կենտրոնի հարաբերական դիրքերով կիսաընկղմված մարմինների կայունությունը ԱԵվ բ- կայուն հավասարակշռություն

Զանգվածի կենտրոնը գտնվում է տեղաշարժի կենտրոնից ցածր.Կրունկների ժամանակ տեղաշարժման կենտրոնը շարժվում է ինչպես մարմնի դիրքի փոփոխության, այնպես էլ տեղաշարժված ծավալի ձևի փոփոխության պատճառով։ Այս դեպքում առաջանում է մի զույգ ուժ, որը ձգտում է մարմինը վերադարձնել իր սկզբնական դիրքին։ Հետեւաբար օրգանիզմը դրական կայունություն ունի։

Զանգվածի կենտրոնը համընկնում է տեղաշարժի կենտրոնի հետ– մարմինը կունենա նաև դրական կայունություն՝ տեղաշարժման կենտրոնի տեղաշարժի պատճառով՝ տեղաշարժված ծավալի ձևի փոփոխության պատճառով:

Զանգվածի կենտրոնը գտնվում է տեղաշարժի կենտրոնից վերԱյստեղ երկու հիմնական տարբերակ կա (նկ. 5.4).

1) բարձրացնող ուժի հատման կետը լողի M առանցքի հետ (մետակենտրոն) գտնվում է զանգվածի կենտրոնից ներքև. հավասարակշռությունը կլինի անկայուն (նկ. 5.4, Ա);

2) մետակենտրոնը գտնվում է զանգվածի կենտրոնից վեր – հավասարակշռությունը կայուն կլինի (նկ. 5.4, բ) Մետակենտրոնից մինչև զանգվածի կենտրոն հեռավորությունը կոչվում է մետակենտրոն բարձրություն. Մետակենտրոն –այն կետը, որտեղ վերելակը հատում է լողացող առանցքը: Եթե ​​կետը Մկետից վեր է ընկած ՀԵՏ, ապա մետակենտրոնական բարձրությունը համարվում է դրական, եթե այն գտնվում է կետից ցածր ՀԵՏ– ապա այն համարվում է բացասական:

Այսպիսով, կարելի է անել հետևյալ եզրակացությունները.

Կիսասուզված վիճակում մարմնի կայունությունը կախված է կետերի հարաբերական տեղակայությունից ՄԵվ ՀԵՏ(մետակենտրոն բարձրությունից);

մարմինը կայուն կլինի, եթե մետակենտրոնական բարձրությունը դրական է, այսինքն. Մետակենտրոնը գտնվում է ծանրության կենտրոնից վեր։ Գրեթե բոլոր ռազմական երկկենցաղ մեքենաները կառուցված են 0,3-1,5 մ մետակենտրոն բարձրությամբ։

Բրինձ. 5.4. Ծանրության կենտրոնի և մետակենտրոնի հարաբերական դիրքերով կիսաընկղմված մարմինների կայունությունը.

Ա- անկայուն հավասարակշռություն; բ- կայուն հավասարակշռություն

Տեղաշարժնավ (նավ) - նավի (նավի) կեղևի ստորջրյա մասով տեղահանված ջրի քանակությունը. Հեղուկի այս քանակի զանգվածը հավասար է ամբողջ նավի զանգվածին՝ անկախ նրա չափից, նյութից և ձևից։

Տարբերել ծավալայինԵվ զանգվածայինտեղաշարժը. Ըստ նավի ծանրաբեռնվածության՝ առանձնացնում են ստանդարտ, նորմալ, ամբողջական, մեծագույն, դատարկտեղաշարժ.

Սուզանավերի համար կան ստորջրյատեղաշարժ և մակերեւույթտեղաշարժ.

Ծավալային տեղաշարժ

տեղաշարժը հավասար է նավի (նավի) ստորջրյա մասի ծավալին դեպի ջրագիծ:

Զանգվածային տեղաշարժ

տեղաշարժը հավասար է նավի (նավի) զանգվածին:

Ստանդարտ տեղաշարժ

լրիվ սարքավորված նավի (նավի) տեղաշարժը անձնակազմով, բայց առանց տանկերի վառելիքի, քսանյութերի և խմելու ջրի պաշարների։

Նորմալ տեղաշարժ

տեղաշարժը հավասար է ստանդարտ տեղաշարժին, գումարած բաքերում վառելիքի, քսանյութերի և խմելու ջրի մատակարարման կեսը:

Ընդհանուր տեղաշարժ

տեղաշարժը հավասար է ստանդարտ տեղաշարժին, գումարած վառելիքի, քսանյութերի, տանկերի խմելու ջրի և բեռի ամբողջական պաշարները:

Առավելագույն տեղաշարժ

տեղաշարժը հավասար է ստանդարտ տեղաշարժին գումարած վառելիքի, քսանյութերի, տանկերում խմելու ջրի, բեռի առավելագույն պաշարները:

Թեթև տեղաշարժ)

դատարկ նավի (նավի) տեղաշարժ, այսինքն՝ նավի (նավ) առանց անձնակազմի, վառելիքի, պաշարների և այլն։

Ընկղմված տեղաշարժ

սուզանավերի (բայսկաֆ) և այլ ստորջրյա նավերի տեղաշարժը սուզված դիրքում. Գերազանցում է մակերեսի տեղաշարժը հիմնական բալաստային տանկերի մեջ ընկղմվելիս ստացված ջրի զանգվածով:

Մակերեւույթի տեղաշարժ

սուզանավերի (բատիսկաֆ) և այլ ստորջրյա նավերի տեղաշարժը ջրի մակերևույթի վրա դիրքում սուզվելուց առաջ կամ մակերևույթ դուրս գալուց հետո:

Հեղուկի ճնշման ջարդման ուժին հակադրվում է պատի նյութի դիմադրության ուժը M.

М=2ս р δ L,

որտեղ σր-ն նյութի առաձգական ուժն է, δ-ը պատի հաստությունն է, L-ը խողովակի երկարությունն է, 2-ը՝ երկու կողմերում գործող դիմադրության ուժը:

Պայմանով, որ համակարգը գտնվում է հավասարակշռության մեջ, մենք հավասարեցնում ենք հեղուկի ճնշման ուժերը և պատի նյութի դիմադրությունը P x =M, մենք ստանում ենք.

P Ld=2σ р δ L

P δ=2σր δ, հետևաբար

P=2σ р δ/ դ.

Բրինձ. 3.15. Հեղուկի ճնշումը խողովակի ներքին պատերին

3.8. Արքիմեդի օրենքը և լողացող մարմինների պայմանները

Հեղուկի մեջ ամբողջությամբ կամ մասամբ ընկղմված մարմինը զգում է հեղուկի ընդհանուր ճնշումը, որն ուղղված է ներքևից վերև և հավասար է հեղուկի քաշին մարմնի ընկղմված մասի ծավալում.

P = ρgWт.

Այլ կերպ ասած, հեղուկի մեջ ընկղմված մարմինը ենթարկվում է լողացող ուժի, որը հավասար է այս մարմնի ծավալով հեղուկի քաշին: Այս ուժը կոչվում է Արքիմեդի զորությունը, ևդրա սահմանումն է Արքիմեդի օրենքը.

Բրինձ. 3.17. C ծանրության կենտրոն և նավի տեղաշարժի կենտրոն d

Մակերեւույթի վրա լողացող միատարր մարմնի համար վավեր է հետևյալ կապը.

Wl / Wt = ρm / ρ,

որտեղ W t-ը լողացող մարմնի ծավալն է. ρm - մարմնի խտություն: Լողացող մարմնի և հեղուկի խտության հարաբերակցությունը հակադարձ համեմատական ​​է մարմնի ծավալի և նրա կողմից տեղահանված հեղուկի ծավալի հարաբերությանը։

Լողացող մարմինների տեսության մեջ օգտագործվում են երկու հասկացություններ՝ լողացողություն և կայունություն։

Լողունակությունը մարմնի կարողությունն է լողալ կիսասուզված վիճակում:

Կայունությունը լողացող մարմնի կարողությունն է՝ վերականգնելու խախտված հավասարակշռությունը արտաքին ուժերը (օրինակ՝ քամին կամ կտրուկ շրջադարձը) վերացնելուց հետո, որոնք առաջացնում են գլորում։

Անոթի հեղուկի քաշը, որը վերցված է անոթի ընկղմված մասի ծավալով, կոչվում է տեղաշարժ, իսկ արդյունքում առաջացած ճնշման կիրառման կետը (այսինքն՝ ճնշման կենտրոնը)՝

տեղաշարժի կենտրոն.

Լողացող մարմինների տեսությունը հիմնված է Արքիմեդի օրենքի վրա։ Տեղաշարժման կենտրոնը միշտ չէ, որ համընկնում է C մարմնի ծանրության կենտրոնի հետ։ Եթե այն ավելի բարձր է, քան ծանրության կենտրոնը, ապա նավը չի շրջվում։ Նավի նորմալ դիրքում C ծանրության կենտրոնը և տեղաշարժի կենտրոնը d գտնվում են նույն ուղղահայաց գծի վրա՝ O»-O, որը ներկայացնում է նավի համաչափության առանցքը և կոչվում է նավիգացիոն առանցք (նկ. 3.17): .

Թող արտաքին ուժերի ազդեցության տակ անոթը թեքվի α անկյան տակ, KLM անոթի մի մասը դուրս եկավ հեղուկից, իսկ K"L"M մասը, ընդհակառակը, մխրճվի դրա մեջ: Այս դեպքում. մենք ստանում ենք տեղաշարժի կենտրոնի նոր դիրք՝ դ»: Դ» կետի վրա կիրառենք բարձրացնող ուժ P և երկարացնենք դրա գործողության գիծը մինչև այն հատվի O»-O սիմետրիայի առանցքի հետ։ Արդյունքում m կետը կոչվում է մետակենտրոն, իսկ mC = h հատվածը։

կանչեց մետակենտրոն բարձրություն. Կենթադրենք հ

դրական, եթե m կետը գտնվում է C կետից վեր, և բացասական հակառակ դեպքում:

Այժմ հաշվի առեք նավի հավասարակշռության պայմանները. եթե h > 0, ապա նավը վերադառնում է իր սկզբնական դիրքին. եթե h =0, ապա դա այդպես է

Քաղաքապետարանի բյուջեն ուսումնական հաստատությունՈւլյանովսկ քաղաք «Թիվ 75 միջնակարգ դպրոց»

Ստեղծագործական աշխատանք

«Արքիմեդի օրենքը.

Լողացող մարմիններ»

Ավարտեց՝ 7Բ դասարանի աշակերտ

Սիմենդեևա Դիանա

Ղեկավար՝ ֆիզիկայի ուսուցիչ

Զախարովա Գալինա Միխայլովնա

Ուլյանովսկ

2017թ

Բովանդակություն

1 Ներածություն. էջ 2

1.1 Նպատակներ և վարկածներ. էջ3

2. Հիմնական բովանդակություն. էջ 4

2.1. Արքիմեդի կենսագրությունը. էջ 4,5

2.2 Արքիմեդի օրենքը էջ 5

2.3 Լողացող մարմինների պայմանները.էջ 5

2.4 էջ 5

3. Աշխատանքի կարգը. էջ 6

3.1. Մաս Ի

3.2. Մաս II

4. Եզրակացություններ

5. Դիմումներ

6. Գրականություն

1.1 Նպատակներ և վարկածներ.

Նպատակները:

Ուսումնասիրեք Արքիմեդի կենսագրությունը

Պարզեք մարմինների լողացող պայմանները

Ուսումնասիրեք, թե ինչպես է դա կախվածՖ Ահեղուկի խտության և ծավալի վրա

Վարկածներ.

Կախվա՞ծ է Ֆ Ա-ից ρ ևԵվ vՏ

Նավարկության պայմանները կախված ենρ ևԵվ մգ

2. Հիմնական մասը

2.1.Արքիմեդի կենսագրությունը.

Արքիմեդը (նկ. 1) ծնվել է մ.թ.ա. 287 թվականին Սիրակուզա քաղաքում, որը գտնվում է Սիցիլիա կղզում։ Արքիմեդի հայրը՝ Ֆիդիասը, մաթեմատիկոս և աստղագետ էր, կրթություն ստանալու համար Արքիմեդը գնացել է այդ դարաշրջանի հոգևոր և գիտական ​​կենտրոն՝ Եգիպտոսի Ալեքսանդրիա։

Ալեքսանդրիայում Արքիմեդը ստացավ գիտական ​​գիտելիքների հիմունքները և հանդիպեց իր ժամանակի նշանավոր գիտնականների՝ աստղագետ Կոնոն Սամոսի և Էրատոսթենես Կյուրենացու հետ։ Արքիմեդը նրանց հետ ընկերական նամակագրություն է պահել մինչև կյանքի վերջ։ Պետք է ենթադրել, որ հենց Ալեքսանդրիայում, ջանասիրաբար այցելելով նրա հայտնի գրադարանը, Արքիմեդը ծանոթացավ անցյալի նշանավոր փիլիսոփաների և երկրաչափերի՝ Եվդոքսոսի, Դեմոկրիտոսի և շատ ուրիշների գործերին։
Եգիպտոսի Ալեքսանդրիայում ուսումն ավարտելուց հետո Արքիմեդը վերադարձավ Սիրակուզա։ Արդեն նրա կենդանության օրոք Արքիմեդի մասին լեգենդներ են ստեղծվել։

Արքիմեդի մասին լեգենդների ամենահայտնի սյուժեներից մեկը կարելի է անվանել «Հիերո թագավորի թագը»: Ըստ այս լեգենդի՝ Արքիմեդին հանձնարարվել է որոշել՝ արդյոք այս թագը պատրաստված է մաքուր ոսկուց, թե արդյո՞ք դրա պատրաստման ժամանակ ոսկին ավելացվել է արծաթ։ Այս խնդրի լուծումը Արքիմեդի մոտ ստացավ լոգանք ընդունելիս. թագը ջրի մեջ ընկղմելով՝ հեղուկի տեղաշարժված ծավալով կարելի է պարզել դրա տեսակարար կշիռը. տարբեր կլինի ոսկե թագը և «խառնուրդով» պսակը: «Էվրիկա» բացականչությամբ։ Արքիմեդը դուրս թռավ բաղնիքից և մերկ վազեց Սիրակուզայի փողոցներով։ Պսակի հետ կապված խնդրի լուծումը հիմք դրեց հիդրոստատիկ գիտությանը, որի հիմնադիրն էր Արքիմեդը, ով ուրվագծեց դրա հիմքերը իր «Մարմինների լողալու մասին» աշխատության մեջ։ Այն ուժը, որը ցանկացած մարմին դուրս է մղում ջրից, այսօր էլ կոչվում է Արքիմեդյան ուժ։

Մեկ այլ լեգենդ պատմում է, որ Արքիմեդին հաջողվել է ձեռքի մեկ շարժումով տեղափոխել ծանր բազմատախտակամած Սիրակուզա նավը՝ շնորհիվ իր մշակած բլոկների համակարգի, այսպես կոչված, ճախարակի բլոկ:

«Տվեք ինձ աջակցության միավոր, և ես կփոխեմ աշխարհը», - ըստ լեգենդի, ասաց Արքիմեդը այս իրադարձության կապակցությամբ: Օգտագործելով լծակը խոշորացնելու համար

ուժն այժմ կիրառվում է բոլոր մեխանիկական համակարգերում: Արքիմեդի գյուտերը ներառում են Արքիմեդի պտուտակը կամ պտուտակը, որը նախատեսված է ջուրը հանելու համար; այն այսօր էլ օգտագործվում է Եգիպտոսում.

Հիմնական գիտությունը, որին իրեն նվիրել է Արքիմեդը, մաթեմատիկան էր։ Արքիմեդի աշխատանքները ցույց են տալիս, որ նա չափազանց ծանոթ էր իր ժամանակի մաթեմատիկային և աստղագիտությանը։ Արքիմեդի մի շարք աշխատություններ մաթեմատիկայի ոլորտում ստանում են նամակների ձև՝ ուղղված իր ընկերներին և գործընկերներին։ Հետազոտություններ է կատարել իր ժամանակի մաթեմատիկայի բոլոր բնագավառներում՝ թվաբանություն, հանրահաշիվ, երկրաչափություն։
Արքիմեդի մաթեմատիկական աշխատանքների հիմնական խնդիրները մակերեսների և ծավալների հայտնաբերման խնդիրներն են, որոնք այժմ կարելի է դասակարգել որպես մաթեմատիկական վերլուծություն։ Իր ուսումնասիրությունների արդյունքում Արքիմեդը գտավ մակերեսների և ծավալների հաշվման ընդհանուր բանաձև՝ հիմնված իր նախորդի՝ մաթեմատիկոս Եվդոքս Կնիդացու հյուծման մեթոդի վրա։ Մինչ Արքիմեդը, ոչ մի գիտնական չէր կարող գտնել ոլորտի մակերեսի և ծավալի հաշվարկման ալգորիթմ։ Այս ուսումնասիրությունը, որը ներկայացված է «Ոլորտի և գլանի մասին» աշխատության մեջ, հենց Արքիմեդը համարել է իր գիտական ​​հետազոտությունների գագաթնակետը։ Ըստ լեգենդի՝ նա խնդրել է իր տապանաքարի վրա փորագրել գնդակի և գլանակի պատկեր։
Արքիմեդի ձեռքբերումները աստղագիտության ոլորտում ներառում են «պլանետարիումի» կառուցումը, որը դիտելու է Արեգակնային համակարգի հինգ մոլորակների շարժումը, Արեգակի և Լուսնի ծագումը։ Արքիմեդը փորձել է հաշվարկել մոլորակների հեռավորությունները. նրա սխալն այն ժամանակ տարածված աշխարհակենտրոն աշխարհայացքն էր։ Ի պատիվ Արքիմեդի, հիշելով նրա աստղագիտական ​​հետազոտությունները, անվանվել են խառնարան և լեռնաշղթա Լուսնի վրա, ինչպես նաև աստերոիդներից մեկը։ Արքիմեդի հայրենի քաղաքում՝ Սիրակուզայում, հրապարակներից մեկը կրում է նրա անունը։

2.2 Արքիմեդի օրենքը

Արքիմեդի օրենքը ձևակերպված է հետևյալ կերպ.

հեղուկի (կամ գազի) մեջ ընկղմված մարմինը ենթարկվում է լողացող ուժի, որը հավասար է հեղուկի (կամ գազի) քաշին մարմնի ընկղմված մասի ծավալում. .

Ֆ A=էջ Վ

(\ցուցադրման ոճ (F)_(A)=\rho (g)V,)Որտեղ Ռ (\ցուցադրման ոճ\rho) - հեղուկի (գազի) խտությունը.(\ցուցադրման ոճ (g)) է ազատ անկման արագացումն է, և(\displaystyle V) Վ - մարմնի սուզված մասի ծավալը (կամ մարմնի ծավալի այն մասը, որը գտնվում է մակերեսի տակ): Եթե ​​մարմինը լողում է մակերևույթի վրա (միատեսակ շարժվում է վեր կամ վար), ապա լողացող ուժը մեծությամբ (և հակառակ ուղղությամբ) հավասար է մարմնի կողմից տեղաշարժված հեղուկի (գազի) ծավալի վրա ազդող ծանրության ուժին և կիրառվում է այս ծավալի ծանրության կենտրոնին:

2.3 Լողացող մարմինների պայմանները.

Վրա ամուրընկղմվելով հեղուկի մեջ՝ գործում է Արքիմեդյան F ուժըԱ և գրավիտացիան մգ. Կախված մգ և Ֆ ուժերի հարաբերակցությունիցԱ մարմինը կարող է սուզվել, լողալ և լողալ դեպի մակերես: Եթե ​​մգ > FԱ , մարմինը խեղդվում է; եթե մգ = FԱ , ապա մարմինը լողում է հեղուկի ներսում կամ դրա մակերեսի վրա; եթե մգ< F Ա , ապա մարմինը լողում է վերև, մինչև Արքիմեդյան ուժը և ծանրության ուժը հավասարվեն մեծությամբ Մարմինը լողում է մակերեսի վրա, եթեՌ f = ՌՏ ; մարմինը խեղդվում է, եթեՌ t > Ռև ; մարմինը լողում է վերև, եթեՌՏ< Ռև.

2.4 .Ինչի՞ց է կախված լողացող ուժը:

Լողացող ուժկախված է. Vt-ից, հեղուկի խտությունից, ընկղմման խորությունից, ձևիցհավասար ծավալով առարկա։

3. Աշխատանքի կարգը.

3.1. Փորձեք ձվի հետ:

Աշխատանքի նպատակը :

Ուսումնասիրեք հում ձվի պահվածքը հեղուկների մեջ տարբեր տեսակներ.

Ապացուցեք լողացող ուժի կախվածությունը հեղուկի խտությունից: Առաջընթաց :

1. Վերցրեք հում ձու և տարբեր տեսակի հեղուկներ.

մաքուր ջուր,

հագեցած աղի լուծույթ,

2. Որոշե՛ք ձվի վրա ազդող ծանրության ուժը օդում և տարբեր տեսակի հեղուկներում հերթափոխով:

Հետազոտության արդյունքներ:

Օդում ձվերի վրա ազդող ուժն ավելի մեծ է ստացվել, քան հեղուկում։

Տարբեր տեսակի հեղուկներում ձվերի վրա ազդող ուժը տարբեր է ստացվել

Եզրակացություն

3.2. Փորձեք կարտոֆիլով.

Աշխատանքի նպատակը :

Ուսումնասիրեք կարտոֆիլի պահվածքը տարբեր տեսակի հեղուկներում:

Ապացուցեք լողացող ուժի կախվածությունը հեղուկի խտությունից:

Առաջընթաց :

1.Վերցրեք կարտոֆիլ և տարբեր տեսակի հեղուկներ։

մաքուր ջուր,

հագեցած աղի լուծույթ,

2. Որոշեք տարբեր տեսակի հեղուկների մեջ ազդող ձգողականության ուժը:

Հետազոտության արդյունքներ.

Օդում կարտոֆիլի վրա ազդող ուժն ավելի մեծ էր, քան հեղուկում։

Տարբեր տեսակի հեղուկներում կարտոֆիլի վրա ազդող ուժը տարբեր է ստացվել

(որքան մեծ է հեղուկի խտությունը, այնքան քիչ է ստացվող ուժը)

Եզրակացություն

Փորձը ցույց է տալիս, որ լողացող ուժը կախված է մարմնի ծավալից և հեղուկի խտությունից։ Ստացված ուժը, որը որոշում է մարմնի վարքագիծը հեղուկում, կախված է մարմնի զանգվածից, ծավալից և հեղուկի խտությունից։

5. Հղումներ

1.Ինտերնետային ռեսուրսներ

2. Ֆիզիկա 7-րդ դասարան Ա.Վ. Պերիշկին, ԴՐՈՖԱ հրատարակչություն

6. Դիմումներ

(նկ.1)