Arhimēda likuma koncepcija un piemērošana

Vārds Arhimēds var būt pazīstams lielākajai daļai cilvēku, īpaši tiem, kas šobrīd mācās 11. klasē. Jā, viņš ir matemātiķis un izgudrotājs no Grieķijas, kurš dzīvoja laikā no 287. gada līdz mūsu ērai. Viņš ir slavens ar hidrostikas likuma atklāšanu vai labāk pazīstams kā Arhimēda likums.

Šī likuma izcelsme bija vienkārša. Sākot ar karaļa Hierona II dekrētu, kurš lūdza Arhimēdu izpētīt, vai viņa zelta kronis ir sajaukts ar sudrabu. Pat Arhimēds nopietni domāja par šo problēmu un beidzot jutās ļoti noguris un izvēlējās iemest publiskajā pirtī, kas bija piepildīta ar ūdeni. Šeit viņš redzēja, ka uz grīdas izlija ūdens, un uzreiz atrada atbildi. Viņš piecēlās kājās un kails skrēja līdz mājai. Atnācis mājās, viņš uzkliedza sievai: "Eureka! Eureka! " kas nozīmē "Esmu atradis! Esmu atradis! " Tad parādījās Arhimēda likums.

"Ja objekts ir iegremdēts šķidrumā, tas iegūs spēku, ko sauc par peldspēju (augšupejošu spēku), kas vienāds ar tā izspiestā šķidruma svaru."

Šis likums izskaidro smaguma un augšupejošā spēka attiecības pret objektu, kad tas tiek ievietots ūdenī. Tur, kur augšupejas (peldspējas) dēļ šķidrumā esošie priekšmeti sver mazāk. Lai objekti, kas tiek pacelti ūdenī, jutīsies vieglāki nekā tad, kad tos paceltu uz zemes.

Priekšmeta svaram ūdenī tiek piešķirts simbols Ws, faktiskajam priekšmeta svaram - simbols W, savukārt augšupejošajam spēkam vai peldspējai - simbols Fa.

Ws = W-Fa

Peldspējas (Fa) lielumu formulē:

Fa = ρcair Vb g

Informācija:

Vb = iegremdētā objekta tilpums (m3)

ρcair = šķidruma blīvums (kg / m3)

g = paātrinājums gravitācijas dēļ (m / s2)

Objekti Arhimēda likumā

Kad objekts ir iegremdēts šķidrumā, pastāv 3 iespējas, proti, nogrimšana, peldēšana vai peldēšana. Lūk, paskaidrojums.

Iegremdēts objekts

Objekts tiek pasludināts par iegremdētu šķidrumā, ja objekta stāvoklis vienmēr atrodas apakšā, kur atrodas šķidrums. Šī situācija rodas, ja šķidruma blīvums ir mazāks par objekta blīvumu.

Piemērs: Akmens, kas ievietots ūdenī

Peldošie objekti

Objekti peld šķidrumā, kad objekta stāvoklis atrodas zem šķidruma virsmas un no augšas pamatnes, kur atrodas šķidrums. Šī situācija rodas, ja šķidruma blīvums ir vienāds ar objekta blīvumu.

Piemērs: olas, ievietojot ūdenī

Peldošs objekts

Objekts peld šķidrumā, kad objekta stāvoklis daļēji parādās uz šķidruma virsmas un daļēji iegremdēts šķidrumā. Šī situācija rodas, ja šķidruma blīvums ir lielāks par objekta blīvumu.

Piemērs: plastmasu ieliek ūdenī

Arhimēda likums ikdienas dzīvē

Hidrometrs

Hidrometrs ir rīks, ko izmanto šķidruma blīvuma mērīšanai. Šis rīks ir caurules formā, kurā ir balasts un gaisa telpa, lai tas uzreiz peldētu vertikāli un būtu stabils. Hidrometrs darbojas pēc Arhimēda principa. Kur lielāks ūdens vielas blīvums, jo mazāk hidrometra daļa nogrims. Šo hidrometru plaši izmanto, lai noteiktu ūdens daudzumu pienā, alus vai citos dzērienos.

Zemūdene

Arhimēda likuma piemērošana zemūdenēm ir praktiski tāda pati kā kuģu būvei. Ja kuģis gatavojas nirt, tad jūras ūdens tiek ievietots rezerves telpā tā, lai tas palielinātu kuģa svaru. Nu, ievadītā jūras ūdens daudzuma izkārtojums liek zemūdenei nirt noteiktā dziļumā, kā vēlas. Lai padarītu to peldošu, kuģis no rezerves vietas izvadīs jūras ūdeni.

Gaisa balons

Arhimēda likuma piemērošana, izņemot hidrometrus un zemūdenes, attiecas arī uz gāzveida objektiem. Šajā gadījumā karstā gaisa balonu, kas ir suspendēts gaisā, piepilda ar gāzi, kuras blīvums ir mazāks par gaisa blīvumu atmosfērā.

Automātiskais jaucējkrāns

Ikviens, kura mājā ir ūdens sūknis, noteikti ir pamanījis, ka tur ir uzglabāšanas tvertne, kas tur jānovieto noteiktā augstumā. Mērķis ir iegūt lielu spiedienu ūdens plūsmai. Tvertnē ir pludiņš, kas darbojas kā automātiskais jaucējkrāns. Šis jaucējkrāns ir paredzēts peldēt ūdenī, lai tas virzītos uz augšu līdz ar ūdens līmeni. Kad ūdens būs tukšs, pludiņš atvērs krānu, lai notecinātu ūdeni. Un otrādi, ja tvertne ir pilna, pludiņš automātiski aizver krānu.