Drijfkracht

Laten we een eenvoudig experiment: neem een beetje opgeblazen rubberen bal en "ingebed" in het water. Als dompeldiepte nog 1-2 meter, is gemakkelijk te zien dat het volume wordt verminderd, dat wil zeggen, aan alle kanten de bal zal enige kracht krimp. Gewoonlijk wordt gezegd dat er "schuldige" hydrostatische druk - Een fysieke krachten die op stilstaande vloeistoffen ondergedompelde lichaam. Hydrostatische krachten die op het lichaam van alle kanten, en de resulterende, zogenaamde archimedeskracht nog genoemd het uitwerpen, die overeenkomt met de richting van zijn effect op het lichaam in een vloeistof ondergedompelde.

Archimedes ontdekte zijn wet puur experimenteel, en de theoretische verantwoording wachtte bijna 2000 jaar voor Pascal ontdekte de wet van hydrostatica voor stationaire vloeistof. Volgens deze wet, de druk die via de vloeistof in alle richtingen, ongeacht het gebied waarop het werkt op alle gebieden begrenzende vloeistof, en bedraagt evenredig met het oppervlak P en S langs de loodrecht daarop. Pascal geopend en controleerde de wet op ervaring in 1653. Volgens hem op het oppervlak van een in de vloeistof aan alle kanten door de hydrostatische druk.

Neem aan dat vat met water in de vorm van een kubus ondergedompelde diepte H naar L - afstand van het wateroppervlak naar het bovenvlak. Wanneer deze ondergrens is over een diepte H + L De krachtvector F1, die op het bovenvlak neerwaarts gericht en F1 = r * g * H * S, waarbij r - vloeistofdichtheid g - versnelling van de zwaartekracht.

De vector kracht F2 uitgeoefend op de onderste naar omhoog, en de waarde wordt gegeven door F2 = r * g * (H + L) * S.

De vectoren van de krachten op zijoppervlakken onderling gebalanceerd, zodat vervolgens buiten beschouwing uitgesloten. Opwaartse kracht F2> F1 en gericht van onder naar boven en bevestigd aan het ondervlak van de kubus. Bepaal de waarde F:

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

Merk op dat L * S - .. Is het volume van een kubus V en m r * g = p het fluïdum gewichtseenheid dan het formulegewicht van het Archimedes kracht bepaalt het fluïdumvolume gelijk aan het volume van de kubus, d.w.z. Dit is precies het gewicht van de verplaatste vloeistof door het lichaam. Het is interessant om te praten over Archimedes' principe alleen mogelijk is voor het milieu, waar sprake is van de zwaartekracht - in omstandigheden van gewichtloosheid, de wet niet werkt. Ten slotte is de formule van de wet van Archimedes is als volgt:

F = p * V, waarbij p - vloeistof dichtheid.

Archimedes kracht kan dienen als basis voor de analyse van de drijflichamen. Voorwaarde voor analyse is de verhouding van het gewichtslichaam geladen Pm en Pf gewicht vloeistof met een volume gelijk aan het volume van de ondergedompelde in de vloeistofmassa. Als Pm = Px, het lichaam drijven in de vloeistof, en als Pr> Pf, het lichaam zinkt. Anders is het lichaam naar voren als de opwaartse kracht gelijk aan het gewicht van de uitgestoten uitgespaarde deel van het waterlichaam.

Archimedes' principe en het gebruik ervan heeft een lange geschiedenis in de technologie, te beginnen met het klassieke voorbeeld van het gebruik van alle bekende en drijvende faciliteiten om ballonnen en luchtschepen. Hier is een rol gespeeld dat het gas verwijst naar een toestand van de materie, dat is een dikke vloeistof simuleert. Dus in de luchtomgeving één object opwaartse kracht die verwant is hetzelfde als in de vloeistof. De eerste pogingen ballonvaart uitvoeren nam Montgolfier broers - zij vulden een ballon met warme rook, zodat het gewicht van gevangen in een ballon kleiner is dan het gewicht van hetzelfde volume koude lucht was. Dit is de oorzaak van de lift, en de waarde werd bepaald als het gewichtsverschil van de twee delen. Een verdere verbetering was ballons brander, die continu verwarmt de lucht in de ballon. Duidelijk is dat het bereik afhankelijk van de lengte van de brander. Later luchtschepen gebruikt voor het vullen van een gas met een soortelijk gewicht lager dan die van lucht.