Archimedova sila je podmienkou pre plávajúce telesá. Archimedov zákon. Podmienky plavby tel. V. Domáca úloha

Vývoj lekcie (poznámky k lekcii)

Linka UMK A.V. Fyzika (7-9)

Pozor! Správa stránky nezodpovedá za obsah metodologický vývoj, ako aj za súlad s vypracovaním federálneho štátneho vzdelávacieho štandardu.

Téma lekcie: Podmienky plavby tel.

Ciele lekcie:

• Vzdelávacie: naučiť analyzovať, zdôrazniť (hlavné, podstatné),
• priblížiť k samostatnému riešeniu problémových situácií.
• Rozvojové: rozvíjať záujem o konkrétne aktivity na hodine,
• rozvíjať schopnosť porovnávať, klasifikovať, zovšeobecňovať fakty a pojmy.
• Vzdelávacie: vytvorte atmosféru kolektívneho hľadania, emocionálnej eufórie, radosti z učenia, radosti z prekonávania ťažkostí.

Miesto lekcie v sekcii:"Tlak pevných látok, kvapalín a plynov", po preštudovaní témy "Tlak kvapalín a plynov na teleso v nich ponorené. Archimedova sila."

Typ lekcie: Lekcia o opakovaní vedomostí z predmetu.

Základné pojmy a pojmy: hmotnosť, objem, hustota hmoty, telesná hmotnosť, gravitácia, Archimedova sila.

Interdisciplinárne prepojenia: matematiky

Viditeľnosť: demonštrácia správania rôzne telá ponorené do vody; podmienky plávania tela v závislosti od hustoty.

Vybavenie:

a) na ukážku

• plastový téglik s vodou, tri predmety na šnúrke: hliníkový valec, plastová guľa, hermeticky uzavretá fľaša s vodou (vopred pripravená učiteľom), ktorá môže byť kdekoľvek v kvapaline v rovnováhe;
• vodný kúpeľ, tanier z hliníkovej fólie, kliešte.

b) na čelnú prácu

• Váhy so závažím, odmerný valec (kadička), plaváková kapsula s vrchnákom (3x po 3), suchý piesok, nite, filtračný papier, elektropáska, návod na plnenie úloh frontálneho pokusu, zošity na laboratórne práce.

Formy práce na lekcii: frontálne v pároch, individuálne.

Plán lekcie

1. Organizačný moment;
2. Počiatočná kontrola pochopenia predtým preštudovaného materiálu;
3. Praktická práca overiť zistenia;
4. Odraz;
5. Domáce úlohy.

Priebeh lekcie

I. Organizačný moment

Dnes v lekcii budeme pokračovať v štúdiu správania tiel ponorených do vody. Pozrime sa na niekoľko experimentov, niektoré z nich vykonáte sami a vykonáte nejaké výpočty.

II. Počiatočná kontrola pochopenia predtým preštudovaného materiálu

Skúsenosti 1

Postupne spúšťame do vody hliníkový valec, guľu a fľašu vody. Sledujeme správanie telies.

Výsledok: valec sa potopí, guľa sa vznáša, bublina pláva, úplne ponorená do vody.

Problémová situácia: prečo? – (Pomer síl pôsobiacich na teleso).

- Na všetky telesá vo vode pôsobia dve sily: gravitačná sila smerujúca nadol a vztlaková sila (Archimedova sila) smerujúca nahor.

– Z pravidla sčítania síl pôsobiacich na teleso pozdĺž jednej priamky vyplýva: klesá, ak F t ˃ F A; vznáša sa, ak F t ˂ F A; pláva, ak F t = FA.

III. Praktická práca na overenie zistení

Urobme experiment a skontrolujme vzťah medzi gravitáciou a vztlakovou silou. (Základom je laboratórna práca „Objasnenie podmienok pre plávajúce telesá v kvapaline“ - strana 211 učebnice).

Úloha 1.

1. Naplňte kapsulu do 1/4 pieskom, na stupnici určte jej hmotnosť v gramoch. Preveďte hodnotu hmotnosti na kg a zapíšte ju do tabuľky.
2. Vložte kapsulu do vody a stanovte objem vytlačenej vody v cm3. Za týmto účelom označte hladiny vody v kadičke pred a po ponorení kapsuly do vody. Do tabuľky zapíšte hodnotu objemu v m3.

P = F ťažký = mg A F A = ρ f gV t

Úloha 2.

1. Kapsulu úplne naplňte pieskom a na stupnici stanovte jej hmotnosť v gramoch. Preveďte hodnotu hmotnosti na kg a zapíšte ju do tabuľky.
2. Vložte kapsulu do vody a stanovte objem vytlačenej vody v cm3. Za týmto účelom označte hladiny vody v kadičke pred a po ponorení kapsuly do vody. Hodnotu objemu v m 3 zapíšte do tabuľky.
3. Vypočítajte gravitáciu a Archimedovu silu pomocou vzorcov:

P = F ťažký = mg A F A = ρ f gV

Porovnajte Archimedovu silu s gravitáciou. Výsledky výpočtu zadajte do tabuľky a všimnite si: kapsula klesá alebo pláva.

	Telesná hmotnosť, m, kg	gravitácia, Fťažký, N	Objem vytlačenej vody, V, m 3	Archimedova sila F A, N	Porovnanie Fšnúra a F A	Správanie kapsuly vo vode
						vyskočí

Úloha 3.

1. Určte, v akom pomere gravitácie a Archimedova sila bude kapsula plávať kdekoľvek v kvapaline, úplne v nej ponorená? Akú hodnotu bude mať objem vody vytlačený kapsulou?
2. Určte hmotnosť plávajúceho telesa (bez výpočtu).
3. Naplňte kapsulu pieskom, kým požadovaná hmotnosť, potom ho spustite do vody a zo skúsenosti si overte, či je vaša úvaha správna.
4. Urobte záver o podmienkach, v ktorých sa teleso vznáša v kvapaline.

Skúsenosť 2

Skontrolujme podmienky plávania v závislosti od hustoty látky, z ktorej sú telesá vyrobené, a hustoty kvapaliny. Na to máme vodný kúpeľ, tanier z hliníkovej fólie a kliešte.

1. Zahnutím rohov vyrobíme z plechu škatuľku. Spustíme ju na hladinu vody. Pozorujeme schránku plávajúcu na hladine vody.
2. Vyberieme krabicu z vody a vrátime tanieru plochý vzhľad. preložte plech na polovicu, na štyri atď. Pomocou klieští stlačte fóliu a spustite ju do vody.

výsledok: doska v tvare krabice pláva, ale pri stlačení klesá.

Problémová situácia: prečo? – (Pomer hustoty tela a vody).

• hustota krabice vyrobený z hliníkovej fólie má menšiu hustotu ako voda a hustota stlačenej hrudky fólie je väčšia ako hustota vody.
• Podmienky pre plávajúce telesá: klesá, ak ρ t ˃ ρ voda; vznáša sa, ak ρ t ˂ ρ voda; pláva, ak ρ t = ρ voda. (ρ hliník = 2700 kg/m3; ρ voda = 1000 kg/m3).

IV. Reflexia

Skúsenosť 3. Pozrite sa a vysvetlite obsluhu zariadenia vyrobeného žiakom podľa zadania k §52 (str. 55 učebnice). „karteziánsky potápač“. Namiesto priehľadnej fľaštičky študent použil bežnú pipetu.

Zariadenie umožňuje demonštrovať zákony vznášania telies.

V. Domáca úloha

§ 52; cvičenie 27(3,5,6).

Sebaanalýza lekcie

Témou hodiny fyziky v 7. ročníku sú „Podmienky pre plávajúce telesá“. V triede je 20 žiakov. Väčšina z nich má dobré matematické vzdelanie. Chlapci sú zvedaví a aktívni. Dobre pracujú v tíme. Podieľajte sa na príprave vybavenia na lekciu.

Účel hodiny: zaujať žiakov, priblížiť ich k samostatnému riešeniu problémových situácií. Počas lekcie sa deti učia samostatne plánovať spôsoby dosiahnutia cieľov, vrátane alternatívnych, a vedome si vyberať najviac efektívnymi spôsobmi riešenie problému.

Typ lekcie - lekcia o opakovaní vedomostí z predmetu - umožňuje otestovať vedomosti získané v predchádzajúcej lekcii a pripraviť sa na riešenie problémov k téme v nasledujúcej lekcii.

Vybrané fázy lekcie na seba logicky nadväzujú, dochádza k plynulému prechodu z jednej do druhej. Počas vyučovacej hodiny učiteľ iba usmerňuje a koriguje úkony žiakov, ktorí takmer celú vyučovaciu hodinu pracujú samostatne. Pre úsporu času pri vypĺňaní praktickej časti si žiaci počas doplnkových hodín pripravili dve kapsuly s pieskom, úplne a čiastočne naplnené (úloha 1 a 2), tretia zostala prázdna. Počas hodiny sa deti naučili vyvodzovať závery z experimentu a aktívne diskutovali o riešeniach problémových situácií. V záverečnej fáze sa pozornosť detí opäť zamerala na tému hodiny. Učiteľka komentovala domácu úlohu a hodnotila ústne odpovede po hodine, zošity na laboratórne práce.

Myslím si, že ciele hodiny boli dosiahnuté: deti sa naučili analyzovať, vyzdvihovať (hlavné, podstatné), porovnávať, triediť, zovšeobecňovať fakty a pojmy a nachádzať riešenia problémových situácií. Hodina vytvorila atmosféru kolektívneho hľadania, emocionálneho nadšenia, radosti z učenia a radosti z prekonávania ťažkostí.

Na teleso ponorené do kvapaliny okrem gravitácie pôsobí vztlaková sila – Archimedova sila. Kvapalina tlačí na všetky strany tela, ale tlak nie je rovnaký. Koniec koncov, spodný okraj tela je ponorený do kvapaliny viac ako horný a tlak rastie s hĺbkou. To znamená, že sila pôsobiaca na spodnú stranu tela bude väčšia ako sila pôsobiaca na hornú stranu. Preto vzniká sila, ktorá sa snaží vytlačiť teleso z kvapaliny.

Hodnota Archimedovej sily závisí od hustoty kvapaliny a objemu tej časti telesa, ktorá sa nachádza priamo v kvapaline. Archimedova sila pôsobí nielen v kvapalinách, ale aj v plynoch.

Archimedov zákon: na teleso ponorené v kvapaline alebo plyne pôsobí vztlaková sila rovnajúca sa hmotnosti kvapaliny alebo plynu v objeme telesa. Na výpočet Archimedovej sily je potrebné vynásobiť hustotu kvapaliny, objem časti telesa ponoreného do kvapaliny a konštantnú hodnotu g.

Na teleso, ktoré je vo vnútri kvapaliny, pôsobia dve sily: gravitácia a Archimedova sila. Pod vplyvom týchto síl sa telo môže pohybovať. Aby sa telesá vznášali, existujú tri podmienky:

Ak je sila gravitácie väčšia ako Archimedova sila, teleso klesne a klesne ku dnu.

Ak sa gravitačná sila rovná Archimedovej sile, teleso môže byť v rovnováhe v ktoromkoľvek bode kvapaliny.

Ak je gravitačná sila menšia ako Archimedova sila, telo sa vznáša a stúpa nahor.

Plávajúce telesá na povrchu kvapaliny

V povrchovej polohe pôsobia na plávajúce teleso pozdĺž osi OZ dve sily (obr. 1.1). G a vznášajúca sa Archimedova sila P z.

plávanie, t.j. ponorené . Medzi základné pojmy teórie plávania patria:

- plavecké lietadlo(I-I) - rovina voľného povrchu kvapaliny pretínajúca teleso;

- vodoryska – priesečník povrchu tela a roviny plávania;

- návrh (y)– hĺbka ponorenia najnižšieho bodu tela. Maximálny povolený ponor plavidla je na ňom vyznačený červenou vodoryskou;

- výtlak – hmotnosť vody vytlačenej nádobou. Výtlak plavidla pri plnom zaťažení je jeho hlavnou technickou charakteristikou;

Stred posunu (bod D, obr. 1.1) je ťažisko posunu, ktorým prechádza línia pôsobenia vznášajúcej sa Archimedovej sily;

Os plávania (О О ") je priamka prechádzajúca ťažiskom C a stredom posunu D, keď je telo v rovnováhe.

Na udržanie rovnováhy musí byť os topenia vertikálna. Ak na plávajúce plavidlo v priečnom smere pôsobí vonkajšia sila, napríklad sila tlaku vetra, potom sa plavidlo nakloní, os plavby sa otočí vzhľadom na bod C a vznikne krútiaci moment Mk, ktorý plavidlo otáča relatívne na pozdĺžnu os proti smeru hodinových ručičiek (obr. 1.2)

Stabilita plávajúceho telesa závisí od vzájomnej polohy bodov C a D. Ak je ťažisko C pod stredom posunu D, potom je teleso pri povrchovej plavbe vždy stabilné, pretože krútiaci moment Mk vznikajúci pri rolovaní je vždy nasmerované v smere opačnom k ​​rolke.

Ak sa bod C nachádza nad bodom D (obr. 1.3), potom môže byť plávajúce teleso stabilné alebo nestabilné. Pozrime sa na tieto prípady podrobnejšie.

Pri náklone sa stred posunu D posúva horizontálne smerom k päte, pretože jedna strana nádoby vytlačí väčší objem vody ako druhá.

Potom línia pôsobenia vznášajúcej sa Archimedovej sily P z prejde cez nový stred posunutia D" a pretne sa s osou plavby OO" v bode M, tzv. metacentrum. Aby sme sformulovali podmienku stability, označíme segment

M D 1 = b,AСD 1 =∆ , Kde b - metacentrický polomer; ∆-excentricita.

Podmienka stability: teleso je stabilné, ak je jeho metacentrický polomer väčší ako jeho excentricita, t.j. b > ∆.

Grafická interpretácia stavu stability je znázornená na obr. 1.3, z ktorého je zrejmé, že v prípade a) b > ∆ a výsledný krútiaci moment smeruje v smere opačnom k ​​valcu a v prípade b) máme: b< ∆ a moment M k otáča teleso v smere rolovania, t.j. telo nie je stabilné.

Výtlak loď (plavidlo) - množstvo vody vytlačené podvodnou časťou trupu lode (plavidla). Hmotnosť tohto množstva kvapaliny sa rovná hmotnosti celej lode bez ohľadu na jej veľkosť, materiál a tvar.

Rozlišovať objemový A masívne štandardná, normálne, kompletný, najväčší, prázdny posunutie.

Objemový posun Vodná čiara(holandský vodná línia) - čiara kontaktu medzi pokojnou vodnou hladinou a trupom plávajúceho plavidla. V teórii lode je tiež prvok teoretického výkresu: rez trupu vodorovnou rovinou.

Hromadný posun

Štandardný výtlak

Normálny posun

Celkový posun

Maximálny výtlak

Ľahký výtlak

Ponorený výtlak

Povrchový posun

Stabilita plávajúcich telies

Stabilita plávajúce telesá sa nazýva ich schopnosť návratu do východisková pozícia po ich odstránení z tejto polohy vplyvom akýchkoľvek vonkajších síl.

Na dodanie stability plávajúcemu telesu je potrebné, aby pri jeho vychýlení z rovnovážnej polohy vznikla dvojica síl, ktorá teleso vráti do pôvodnej polohy. Takáto dvojica síl môže byť vytvorená iba silami G A P n rôzne možnosti vzájomnú polohu týchto síl (obr. 5.3).

Ryža. 5.3. Stabilita poloponorených telies s vzájomnými polohami ťažiska a ťažiska výtlaku A A b- stabilná rovnováha

Ťažisko sa nachádza pod stredom posunutia.Pri náklone sa posúva stred posunu jednak v dôsledku zmeny polohy tela, jednak v dôsledku zmeny tvaru posunutého objemu. V tomto prípade vzniká dvojica síl, ktoré sa snažia vrátiť teleso do pôvodnej polohy. V dôsledku toho má telo pozitívnu stabilitu.

Ťažisko sa zhoduje so stredom posunutia– telo bude mať tiež pozitívnu stabilitu v dôsledku posunutia stredu posunutia v dôsledku zmeny tvaru posunutého objemu.

Ťažisko je nad stredom posunutia Tu sú dve hlavné možnosti (obr. 5.4):

1) priesečník zdvíhacej sily s osou plávania M (metacentrum) leží pod ťažiskom - rovnováha bude nestabilná (obr. 5.4, A);

2) metacentrum leží nad ťažiskom - rovnováha bude stabilná (obr. 5.4, b). Vzdialenosť od metacentra k ťažisku sa nazýva metacentrická výška. Metacentrum – bod, kde vztlak pretína plávajúcu os. Ak bod M leží nad bodom S, potom sa metacentrická výška považuje za pozitívnu, ak leží pod bodom S– potom sa to považuje za negatívne.

Možno teda vyvodiť tieto závery:

stabilita telesa v poloponorom stave závisí od relatívnej polohy bodov M A S(z metacentrickej výšky);

telo bude stabilné, ak je metacentrická výška kladná, t.j. Metacentrum sa nachádza nad ťažiskom. Takmer všetky vojenské obojživelné vozidlá sú postavené s metacentrickou výškou 0,3-1,5 m.

Ryža. 5.4. Stabilita poloponorených telies s vzájomnými polohami ťažiska a metacentra:

A- nestabilná rovnováha; b- stabilná rovnováha

Výtlak loď (plavidlo) - množstvo vody vytlačené podvodnou časťou trupu lode (plavidla). Hmotnosť tohto množstva kvapaliny sa rovná hmotnosti celej lode, bez ohľadu na jej veľkosť, materiál a tvar.

Rozlišovať objemový A masívne posunutie. Podľa stavu zaťaženia lode rozlišujú štandardná, normálne, kompletný, najväčší, prázdny posunutie.

Pre ponorky existujú pod vodou posunutie a povrch posunutie.

Objemový posun

výtlak rovný objemu podvodnej časti lode (plavidla) k vodoryske.

Hromadný posun

výtlak rovný hmotnosti lode (plavidla).

Štandardný výtlak

výtlak plne vybavenej lode (plavidla) s posádkou, ale bez zásob paliva, mazív a pitnej vody v nádržiach.

Normálny posun

výtlak rovný štandardnému výtlaku plus polovičná zásoba paliva, mazív a pitnej vody v nádržiach.

Celkový posun

výtlak rovný štandardnému výtlaku plus plné zásoby paliva, mazív, pitnej vody v nádržiach a nákladu.

Maximálny výtlak

výtlak rovný štandardnému výtlaku plus maximálne zásoby paliva, mazív, pitnej vody v nádržiach, nákladu.

Ľahký výtlak)

výtlak prázdnej lode (plavidla), teda lode (plavidla) bez posádky, paliva, zásob atď.

Ponorený výtlak

premiestnenie ponorky (bayskafu) a iných podvodných plavidiel v ponorenej polohe. Pri ponorení do hlavných balastových nádrží presahuje povrchový posun o množstvo vody prijatej.

Povrchový posun

premiestnenie ponorky (batyskafu) a iných podvodných plavidiel v polohe na hladine vody pred potápaním alebo po vynorení.

Pevnej sile tlaku kvapaliny pôsobí proti odporovej sile materiálu steny M:

М=2σ р δ L,

kde σр je pevnosť v ťahu materiálu, δ je hrúbka steny, L je dĺžka potrubia, 2 je odporová sila pôsobiaca na obe strany.

Za predpokladu, že systém je v rovnováhe, dáme rovnítko medzi sily tlaku kvapaliny a odpor materiálu steny P x = M dostaneme:

P Ld=2σ р δ L

P δ=2σр δ, teda

P = 2σ р δ/ d.

Ryža. 3.15. Tlak kvapaliny na vnútorné steny potrubia

3.8. Archimedov zákon a podmienky plávajúcich telies

Na teleso úplne alebo čiastočne ponorené v kvapaline pôsobí celkový tlak kvapaliny smerujúci zdola nahor a rovný hmotnosti kvapaliny v objeme ponorenej časti telesa:

P = ρgWт.

Inými slovami, na teleso ponorené do kvapaliny pôsobí vztlaková sila rovnajúca sa hmotnosti kvapaliny v objeme tohto telesa. Táto sila sa nazýva Archimedovu moc a jeho definícia je Archimedov zákon.

Ryža. 3.17. Ťažisko C a stred výtlaku d plavidla

Pre homogénne teleso plávajúce na hladine platí nasledujúci vzťah:

Wl / Wt = ρm / ρ,

kde W t je objem plávajúceho telesa; ρm – telesná hustota. Pomer hustoty plávajúceho telesa a kvapaliny je nepriamo úmerný pomeru objemu telesa a objemu kvapaliny ním vytlačenej.

V teórii plávajúcich telies sa používajú dva pojmy: vztlak a stabilita.

Vztlak je schopnosť telesa vznášať sa v polo ponorenom stave.

Stabilita je schopnosť plávajúceho telesa obnoviť narušenú rovnováhu po odstránení vonkajších síl (napríklad vetra alebo prudkej zákruty), ktoré spôsobujú kotúľ.

Hmotnosť kvapaliny nádoby odobratej v objeme ponorenej časti nádoby sa nazýva výtlak a bod pôsobenia výsledného tlaku (t. j. stred tlaku) je

stred posunu.

Teória plávajúcich telies vychádza z Archimedovho zákona. Stred výtlaku sa nie vždy zhoduje s ťažiskom telesa C. Ak je vyššie ako ťažisko, loď sa neprevrhne. V normálnej polohe plavidla ležia ťažisko C a ťažisko d na rovnakej zvislej čiare O"-O", predstavujúcej os symetrie plavidla a nazývané os plavby (obr. 3.17) .

Nech sa pod vplyvom vonkajších síl nádoba nakloní pod určitým uhlom α, časť nádoby KLM vyjde z kvapaliny a časť K"L"M sa naopak do nej ponorí. V tomto prípade získame novú polohu stredu posunutia - d". Aplikujme zdvíhaciu silu P na bod d" a predĺžme líniu jej pôsobenia, až kým sa nepretne s osou súmernosti O"-O". Výsledný bod m sa nazýva metacentrum a úsečka mC = h

volal metacentrická výška. Budeme predpokladať h

kladné, ak bod m leží nad bodom C, a záporné inak.

Teraz zvážte rovnovážne podmienky lode: ak h > 0, potom sa loď vráti do svojej pôvodnej polohy; ak h = 0, potom je to tento prípad

Rozpočet obce vzdelávacej inštitúcie mesto Ulyanovsk "Stredná škola č. 75"

Kreatívna práca

„Archimedov zákon.

Plávajúce telá"

Vyplnil: žiak 7B ročníka

Simendeeva Diana

Vedúci: učiteľ fyziky

Zakharova Galina Mikhailovna

Uljanovsk

2017

Obsah

1Úvod: strana 2

1.1 Ciele a hypotézy. p.3

2. Hlavný obsah. str.4

2.1. Životopis Archimedes. str.4,5

2.2 Archimedov zákon str.5

2.3 Podmienky pre plávajúce telesá. str.5

2.4 s.5

3. Poradie práce. str.6

3.1.Časť ja

3.2.Časť II

4. Závery

5. Aplikácie

6. Literatúra

1.1 Ciele a hypotézy.

ciele:

Preštudujte si životopis Archimeda

Zistite plávajúce podmienky telies

Preskúmajte, ako to závisíF Ana hustote a objeme kvapaliny

hypotézy:

Či to závisí F A od ρ a A v T

Podmienky plavby závisia odρ a A mg

2. Hlavná časť

2.1.Životopis Archimedes.

Archimedes (obr. 1) sa narodil v roku 287 pred Kristom v meste Syrakúzy, ktoré sa nachádza na ostrove Sicília. Archimedesov otec, Phidias, bol matematik a astronóm, aby získal vzdelanie, odišiel Archimedes do duchovného a vedeckého centra tej doby - do egyptskej Alexandrie.

V Alexandrii získal Archimedes základy vedeckého poznania a stretol sa s vynikajúcimi vedcami svojej doby, astronómom Cononom zo Samosu a Eratosthenom z Kyrény. Archimedes s nimi udržiaval priateľskú korešpondenciu až do konca svojho života. Treba predpokladať, že práve v Alexandrii, usilovne navštevujúc jej slávnu knižnicu, sa Archimedes zoznámil s dielami slávnych filozofov a geometrov minulosti - Eudoxusa, Demokrita a mnohých ďalších.
Po ukončení štúdií v egyptskej Alexandrii sa Archimedes vrátil do Syrakúz. Už za jeho života sa o Archimedovi vytvorili legendy.

Jedna z najznámejších zápletiek legiend o Archimedesovi sa môže nazývať „Koruna kráľa Hiera“. Podľa tejto legendy mal Archimedes za úlohu určiť, či je táto koruna vyrobená z čistého zlata, alebo či bolo do zlata pri jej výrobe pridané striebro. Riešenie tohto problému prišlo Archimedesovi, keď sa kúpal: ponorením korunky do vody môžete zistiť jej špecifickú hmotnosť podľa vytlačeného objemu kvapaliny; pre zlatú korunu a korunu „s prímesou“ to bude iné. S výkrikom „Heuréka!“ Archimedes vyskočil z kúpeľa a nahý bežal po uliciach Syrakúz. Riešenie problému s korunou položilo základ pre vedu o hydrostatike, ktorej zakladateľom bol Archimedes, ktorý jej základy načrtol vo svojom diele „O plávaní telies“. Sila, ktorá vytláča akékoľvek teleso z vody, sa aj dnes nazýva Archimedova sila.

Iná legenda hovorí, že Archimedes dokázal pohnúť ťažkou viacpodlažnou loďou Syracuse jedným pohybom ruky vďaka systému blokov, ktoré vyvinul, takzvanému kladkostroju.

„Dajte mi oporu a ja zmením svet,“ povedal podľa legendy Archimedes v súvislosti s touto udalosťou. Použitie páčky na priblíženie

sila sa teraz používa vo všetkých mechanických systémoch. Archimedove vynálezy zahŕňajú Archimedovu skrutku alebo závitovku, určenú na naberanie vody; v Egypte sa používa dodnes.

Hlavnou vedou, ktorej sa Archimedes venoval, bola matematika. Archimedove práce ukazujú, že matematiku a astronómiu svojej doby veľmi dobre poznal. Množstvo Archimedových prác v oblasti matematiky má formu správ jeho priateľom a kolegom. Venoval sa výskumu vo všetkých oblastiach matematiky svojej doby: aritmetika, algebra, geometria.
Hlavnými problémami Archimedových matematických prác sú problémy zisťovania povrchových plôch a objemov, ktoré dnes možno klasifikovať ako matematickú analýzu. Ako výsledok svojho výskumu našiel Archimedes všeobecný vzorec na výpočet plôch a objemov, založený na metóde vyčerpania jeho predchodcu, matematika Eudoxa z Knidu. Pred Archimedesom nedokázal žiadny vedec nájsť algoritmus na výpočet povrchovej plochy a objemu gule. Túto štúdiu prezentovanú v diele „O sfére a valci“ považoval sám Archimedes za vrchol svojho vedeckého výskumu. Podľa legendy požiadal, aby na svoj náhrobok vytesal obraz gule a valca.
Archimedove úspechy v oblasti astronómie zahŕňajú výstavbu „planetária“ na pozorovanie pohybu piatich planét slnečnej sústavy, východu Slnka a Mesiaca. Archimedes sa pokúsil vypočítať vzdialenosti k planétam; jeho chybou bol v tom čase rozšírený geocentrický svetonázor. Na počesť Archimeda, na pamiatku jeho astronomického výskumu, bol pomenovaný kráter a pohorie na Mesiaci, ako aj jeden z asteroidov. V Archimedovom rodnom meste, Syrakúzach, nesie jedno z námestí jeho meno.

2.2 Archimedov zákon

Archimedov zákon je formulovaný takto:

na teleso ponorené v kvapaline (alebo plyne) pôsobí vztlaková sila rovnajúca sa hmotnosti kvapaliny (alebo plynu) v objeme ponorenej časti telesa .

F A=str V

(\displaystyle (F)_(A)=\rho (g)V,) Kde r (\displaystyle\rho) - hustota kvapaliny (plynu),(\displaystyle (g)) g je zrýchlenie voľného pádu, a(\displaystyle V) V - objem ponorenej časti telesa (alebo časť objemu telesa nachádzajúca sa pod hladinou). Ak teleso pláva na povrchu (rovnomerne sa pohybuje nahor alebo nadol), potom sa vztlaková sila rovná veľkosti (av opačnom smere) gravitačnej sile pôsobiacej na objem kvapaliny (plynu) vytlačenej telesom a je aplikovaný na ťažisko tohto objemu.

2.3 Podmienky pre plávajúce telesá.

Zapnuté pevný ponorený do kvapaliny pôsobí Archimedova sila F A a gravitácia mg. V závislosti od pomeru síl mg a F A telo sa môže potopiť, vznášať a vyplávať na hladinu. Ak mg > F A , telo sa utopí; ak mg = F A , potom telo pláva vo vnútri kvapaliny alebo na jej povrchu; ak mg< F A , potom sa teleso vznáša nahor, kým Archimedova sila a gravitačná sila nebudú mať rovnakú veľkosť Teleso pláva na hladine akr f = r T ; telo sa utopí, akr t > r a ; telo sa vznáša hore akr T< r a.

2.4 .Od čoho závisí vztlaková sila?

Vztlaková sila závisí: od Vt, od hustoty kvapaliny, hĺbky ponoru, od tvaruobjekt s rovnakým objemom.

3. Poradie práce.

3.1. Experimentujte s vajíčkom.

Účel práce :

Preskúmajte správanie surových vajec v tekutinách rôzne typy.

Dokážte závislosť vztlakovej sily od hustoty kvapaliny. Postup prác :

1. Vezmite surové vajce a rôzne druhy tekutín:

čistá voda,

nasýtený fyziologický roztok,

2. Určte striedavo gravitačnú silu pôsobiacu na vajíčko vo vzduchu a v kvapalinách rôzneho druhu.

Výsledky výskumu:

Výsledná sila pôsobiaca na vajíčka vo vzduchu sa ukázala byť väčšia ako v kvapaline.

Výsledná sila pôsobiaca na vajíčka v rôznych druhoch tekutín sa ukázala byť rôzna

Záver

3.2. Experimentujte so zemiakmi.

Účel práce :

Preskúmajte správanie zemiakov v rôznych druhoch tekutín.

Dokážte závislosť vztlakovej sily od hustoty kvapaliny.

Postup prác :

1. Vezmite zemiaky a rôzne druhy tekutín.

čistá voda,

nasýtený fyziologický roztok,

2. Určte gravitačnú silu pôsobiacu v kvapalinách rôzneho druhu.

Výsledky výskumu:

Výsledná sila pôsobiaca na zemiaky vo vzduchu bola väčšia ako v kvapaline.

Výsledná sila pôsobiaca na zemiaky v rôznych druhoch tekutín sa ukázala byť rôzna

(čím väčšia je hustota kvapaliny, tým menšia je výsledná sila)

Záver

Experiment ukazuje, že vztlaková sila závisí od objemu telesa a hustoty kvapaliny. Výsledná sila, ktorá určuje správanie telesa v kvapaline, závisí od hmotnosti, objemu telesa a hustoty kvapaliny.

5. Referencie

1. Internetové zdroje

2. Fyzika 7. ročník A.V. Peryshkin, Vydavateľstvo DROFA

6. Aplikácie

(Obr.1)