Një trup i zhytur në një lëng do të fundoset. Formulimi dhe shpjegimi. Elementet e mekanikës së vazhdimësisë
STABILITETI I NËNDETESËVE
ELEMENTET E MEKANIKËS SË MEDIAVE TË VAZHDUESHME
Një medium i vazhdueshëm konsiderohet të karakterizohet nga një shpërndarje uniforme e materies - d.m.th. të mesme me të njëjtën densitet. Këto janë lëngje dhe gazra.
Prandaj, në këtë seksion do të shqyrtojmë ligjet kryesore që zbatohen në këto mjedise.
Ka një sërë faktorësh të përfshirë nëse një objekt do të notojë ose do të zhytet në lëng. Objektet e vendosura në lëng zhvendosin vëllimin e tyre të lëngut. Nëse dendësia e objektit është më e vogël se dendësia e lëngut, objekti do të notojë. Dendësia lidhet gjithashtu me peshën specifike të një objekti. Pesha e një objekti në një lëng është më e vogël se pesha e tij jashtë lëngut.
Pyetjet që mund të keni në lidhje me notin.
- Çfarë është lëvizja?
- Çfarë është dendësia dhe graviteti specifik?
- Si noton gjithçka?
Tema 1.9 LËNGJET STATIKE
LIGJI I ARKIMEDIT
Merrni parasysh figurën 1, e cila tregon një enë me ujë në të cilën është zhytur një trup i caktuar me formë arbitrare. Gjatë zhytjes, është e qartë se
Oriz. një niveli i ujit po rritet, d.m.th. trupi
lëshon një sasi të caktuar
Uji. Është gjithashtu e qartë se ky numër
Pse nuk fundosen të gjithë trupat
Graviteti tërheq poshtë një objekt më të dendur. Objekti më i vogël i dendur shtyhet lart. Bilanci i notit. Dendësia e një ene metalike është më e vogël se uji. Kur një objekt i ngurtë vendoset në një lëng, ai zhvendos vëllimin e tij në lëng. Me fjalë të tjera, ai zëvendëson një vëllim lëngu të barabartë me vëllimin e tij.
Për shembull, nëse vendosni 1 metër kub në një enë të plotë me ujë, 1 metër kub ujë do të rrjedhë poshtë anëve të enës. Sigurisht, nëse vendosni një objekt në një enë që fitoi "mbushje", niveli i lëngut do të rritet sipas vëllimit të shtuar.
Vt e ujit është e barabartë me vëllimin e trupit të zhytur.
NGA Ky trup ndikohet në të dhëna
POR Kushtet, ekzistojnë 2 forca:
një). Graviteti F t, i cili drejtohet
vertikalisht poshtë dhe aplikohet në
Pika C, e cila quhet qendër
graviteti i trupit.
2). Një forcë e caktuar që drejtohet vertikalisht lart dhe zbatohet në pikën A, e cila quhet qendra e lëvizjes së trupit. Kjo forcë u zbulua dhe u llogarit nga matematikani i lashtë grek Arkimedi, dhe për këtë arsye u emërua pas tij forca Arkimede. Forca e Arkimedit ka formulën:
Parimi i zhvendosjes është një faktor në arsyen pse disa objekte notojnë. Është gjithashtu i dobishëm për të gjetur vëllimin e objekteve me formë të çrregullt. Sasia ose sasia e hapësirës që zë një objekt lidhet me densitetin e tij. Dendësia e një materiali është se sa ngushtë është paketuar lënda e tij dhe përfaqësohet si masa e tij për njësi vëllimi. Gravitet specifikështë një krahasim i dendësisë së një materiali me dendësinë e ujit.
Dendësia e një materiali është një kombinim i peshës atomike të atomeve të tij dhe se sa fort janë të mbushura atomet ose molekulat. Elemente të ndryshme dhe materialet kanë dendësi të ndryshme natyrore. Uji është më i dendur se vaji i motorit. Megjithëse 100 paund pendë mund të zënë shumë më tepër hapësirë se 100 paund çelik, ato të dyja peshojnë ende 100 paund. Çeliku është më i rëndë në përmasa për faktin se është një material më i dendur.
F Α = ρ w gV t,
ku F Α është forca e Arkimedit, ρ w është dendësia e lëngut në të cilin trupi është zhytur, g \u003d 9,8 m / s 2 V t është vëllimi i trupit.
Nëse vëllimi i zhytur ndryshon, atëherë do të ndryshojë edhe forca lëvizëse që vepron në trup. Atëherë formula e fundit merr formën diferenciale:
dF Α = ρ x gdV t,
Por cila është qendra e gjallërisë? Kjo është pika që është qendra e gravitetit të lëngut të zhvendosur. ato. nëse në vend të trupit do të kishte lëng, atëherë ky vëllim lëngu do të kishte qendrën e vet të gravitetit - në këtë vend është qendra e lëvizjes së trupit. Qendra e vozitjes ndodhet në qendrën gjeometrike të vëllimit të zhytur të trupit, ndërsa qendra e gravitetit nuk është gjithmonë e vendosur në qendrën gjeometrike të trupit, sepse dendësia brenda trup i fortë mund të shpërndahen në mënyrë të pabarabartë.
Krahasimi i densitetit të një trupi të ngurtë me atë të një lëngu do të përcaktojë nëse një objekt do të notojë në lëng. Dendësia e një materiali është masa e tij e ndarë me vëllimin e tij. Pra, një material si puplat zë shumë më tepër hapësirë sesa një material më i dendur si çeliku për të njëjtën masë ose peshë.
Dendësia e ujit në sistemi metrikështë 1 sipas përcaktimit të njësive: 1 centimetër kub ujë peshon 1 gram. Për shkak se dendësia lidhet me masën e një objekti, dendësia e një vëllimi të caktuar plumbi do të jetë e njëjtë si në Tokë ashtu edhe në Hënë, megjithëse plumbi do të peshojë më pak në Hënë për shkak të gravitetit më të ulët.
Kështu që, ligji i Arkimedit është formuluar si më poshtë: Një trup i zhytur në një lëng i nënshtrohet një force të barabartë me peshën e lëngut të zhvendosur dhe aplikohet në qendrën e lëvizjes së trupit.
Nga raporti i forcave që veprojnë në një trup të zhytur në një lëng, është e lehtë të merret gjendje notuese:
Nese nje F t > F A, atëherë trupi fundoset;
AT sistemi anglez Paundi është me të vërtetë një njësi e peshës në Tokë, jo masë. Por ne ende mund të përdorim paund për të marrë një ide të densitetit. Nëse e dini dendësinë natyrore të një elementi të pastër dhe e dini peshën dhe vëllimin e një objekti, mund të llogarisni densitetin e tij dhe kështu të përcaktoni nëse ai është një element i pastër.
Graviteti specifik shpesh përdoret në vend të densitetit kur krahasohen materialet me ujin. Raporti i densitetit të një objekti në krahasim me dendësinë e ujit përcaktohet si graviteti specifik i materialit. Graviteti specifik përdoret shpesh për të krahasuar lëngjet e përziera me ujë. Përdoret gjithashtu për të përcaktuar sasinë e acidit në bateri automjetin tuaj.
Nese nje F t< F А , atëherë trupi noton;
Nese nje F t \u003d F A, atëherë trupi noton në nivelin ku barazohen këto forca.
Oriz. 2 Destinacionet e mundshme
Nga fig. 1 tregon se forca e Arkimedit është e drejtuar vertikalisht lart. Dhe nëse trupi lahet me lëng nga të gjitha anët, atëherë F A ka një drejtim të tillë. Por, në rast kur nuk ka shtresë uji midis trupit dhe pjesës së poshtme ( ato. trupi shtrihet fort në fund - shih Fig. 2 ), atëherë forca e Arkimedit drejtohet pingul me sipërfaqen e poshtme .
Nëse shtyni një copë druri nën ujë, forca do ta tërheqë atë në sipërfaqen e sipërme ku do të notojë. Po kështu, kur mbani një tullumbace të mbushur me helium, mund të ndjeni një forcë që e tërheq tullumbacen lart. Forca që shtyn një objekt të zhytur lart është rezultat i presionit të lëngut nga graviteti dhe ndryshimit në densitet midis objektit dhe lëngut.
Formulimi dhe shpjegimet
Në çdo thellësi në një lëng, presioni në të gjitha drejtimet është proporcional me atë thellësi. Kështu, presioni i ujit në 10 metra është dyfishi i presionit në 5 metra. Një objekt nën ujë do të ketë një presion në rënie në pjesën e sipërme të tij në përpjesëtim me thellësinë e majës së tij, dhe ai do të ketë një presion lart në pjesën e poshtme të tij në përpjesëtim me thellësinë e poshtme.
Figura 3 tregon një eksperiment që konfirmon sa më sipër
Oriz. 3 deklaratën e përmendur. Fundi i një ene qelqi
të mbuluara me një shtresë të hollë parafine. Ata e vunë atë
një copë parafine me bazë të lëmuar dhe me kujdes
derdhni ujë në një enë. Një copë parafine
noton në sipërfaqen e ujit, edhe pse dendësia
Nëse objekti peshonte më shumë se një vëllim i barabartë lëngu - me fjalë të tjera, dendësia e tij ishte më e madhe - atëherë presioni në rënie në fund të tij do të ishte pesha e lëngut sipër plus peshën e objektit. Kjo forcë do të ishte më e madhe se forca lart për shkak të peshës së ujit vetëm. Meqenëse forca e lëvizjes poshtë është më e madhe se forca e lëvizjes lart, objekti zbret.
Një shembull është një bllok betoni i rënë në ujë. Dendësia e bllokut, ose graviteti specifik, është më i madh se ai i ujit, kështu që presioni në fund të bllokut nga pesha e tij do të jetë më i madh se presioni lart i ujit në atë pikë dhe ai do të fundoset. Nëse një objekt peshon më pak se lëngu që po zhvendos dhe zhytet në lëng, presioni përpjetë do të jetë më i madh se tërheqja nga poshtë dhe do të notojë.
është më i vogël se dendësia e ujit. Duke e anuar pak enën,
ju mund të bëni një copë parafine të lëvizë përgjatë
fund, por nuk noton. Por nëse anoni një copë parafine në mënyrë që uji të depërtojë nën sipërfaqen e saj të poshtme, atëherë forca lëvizëse do të bëjë që parafina të notojë vertikalisht lart. Dihet se një nëndetëse e shtrirë në tokë të butë ndonjëherë nuk mund të shkëputet prej saj, edhe kur ndarjet e saj të çakëllit janë plotësisht të lira nga uji. Kjo është edhe për faktin se uji nuk mund të depërtojë nën bykun e varkës, e cila është ngjitur fort në tokë.
Druri është më pak i dendur se uji. Kur vendoset në ujë, uji që zhvendos është i barabartë me peshën e tij, jo me vëllimin e tij. Kështu, uji më i rëndë tërhiqet deri në fund nga graviteti, duke e shtyrë drurin drejt majës. Kur një objekt noton në një lëng, pesha e lëngut që lëviz është e barabartë me peshën e objektit. Me fjalë të tjera, pesha e ujit e një blloku prej druri që noton në gjysmë të rrugës mbi sipërfaqen e ujit është e barabartë me peshën e bllokut. Nëse shtoni peshë në pjesën e sipërme të bllokut, e njëjta peshë uji do të zhvendoset.
Varkat ose anijet prej çeliku janë të zbrazëta. Pesha totale është më e vogël se uji që zhvendos dhe kështu anija do të notojë. Lëngje të ndryshme mund të kenë dendësi të ndryshme. Për shembull, për shkak se vaji pint është më i lehtë në peshë se i njëjti vëllim uji, ai është më pak i dendur se uji. Gazra të ndryshëm mund të kenë gjithashtu dendësi të ndryshme. Për shembull, heliumi është më i lehtë se ajri sepse është më pak i dendur.
STABILITETI I ENJEVE
Stabiliteti është aftësia e një anijeje për t'u kthyer në pozicionin e saj të ekuilibrit pasi të jetë nxjerrë prej saj. .
Le të kujtojmë se cilat janë pozicionet e ekuilibrit. Besohet se një trup është në ekuilibër nëse kompensohet veprimi i të gjitha forcave të aplikuara ndaj tij . ato. në ekuilibër, trupi duhet të jetë në gjendje pushimi ose lëvizje uniforme dhe drejtvizore. Ekzistojnë tre lloje të bilancit:
Kur lëngjet dhe gazrat janë të lëvizshëm
Anija do të zhvendosë një vëllim uji të barabartë me peshën e anijes. Kjo është arsyeja pse një anije mallrash e ngarkuar do të ulet më poshtë në ujë sesa një anije e shkarkuar. Dallimi do të jetë i barabartë me peshën e ngarkesës. Kur shtoni lëngje me densitet të ndryshëm, lëngu me densitet më të lartë tenton të vendoset në fund të enës. Një lëng më i dendur më shumë presion për shkak të gravitetit, duke e shtyrë kështu materialin më të lehtë nga rruga e tij. Kjo është arsyeja pse vaji do të notojë në majë të ujit dhe pse flluskat e ajrit ngrihen gjithashtu në ujë.
të qëndrueshme, të paqëndrueshme dhe indiferente. Figura 4 tregon qartë ndryshimin midis tyre. Në Fig. 4(a), një top i vogël është vendosur brenda
Oriz. 4 Llojet e ekuilibrave hemisferë konkave. Nëse jeni i tij
a). b). në). jepi veten, ai
ndalet në pikën më të ulët
Një vëzhgim interesant është se flluskat që fillojnë në fund të liqenit bëhen më të mëdha ndërsa afrohen me sipërfaqen. Arsyeja është se presioni i ujit është më i vogël kur ato ngrihen. Kjo është gjithashtu e vërtetë për një tullumbace të mbushur me ajër të vendosur në thellësi të ndryshme në ujë.
Ashtu si një tullumbace e mbushur me ajër është shumë më pak e dendur se uji që zhvendos, dhe pesha ose presioni i ujit e shtyn balonën deri në majë të ujit, një tullumbace e mbushur me helium është më e lehtë se vëllimi i saj i ajrit dhe për këtë arsye ngrihet lart në atmosferë.
hemisferë, e cila korrespondon
i qëndrueshëm i paqëndrueshëm indiferent pozicioni i ekuilibrit. Dhe nëse
topi do të varet nga ky pozicion, gjithsesi do të kthehet atje dhe pa ndihmë nga jashtë. Një ekuilibër i tillë quhet i qëndrueshëm. Dhe Fig. 4(b) tregon gjithashtu ekuilibrin: topi ndodhet në pikën më të lartë të hemisferës, por sapo ta prekni, ai do të largohet nga pozicioni i ekuilibrit dhe nuk do të kthehet në të vetë. Një ekuilibër i tillë është i paqëndrueshëm.
Nëse vendosni një objekt që nuk notonte në një lëng dhe nuk e peshonte atë objekt kur ishte i zhytur në atë lëng, ai do të peshonte peshën e tij në ajër minus peshën e lëngut që lëvizte. Me fjalë të tjera, nëse vendosni një tullë në një kovë me ujë të mbushur deri në buzë dhe peshoni tullën në ujë, pesha e matur do të jetë pesha e tullës në ajër minus peshën e ujit që ka dalë nga kova.
Objektet e zhytura e zhvendosin vëllimin e tyre në lëng. Dendësia e një objekti është masa e tij për njësi vëllimi. Objektet notojnë kur dendësia e tyre është më e vogël se lëngu. Kjo është për shkak se presioni në rënie i masës së objektit është më i vogël se presioni lart i lëngut në atë thellësi.
Le të hedhim një vështrim se si funksionon stabiliteti. Për anijet dhe anijet, çështja e stabilitetit të ekuilibrit të tyre gjatë lundrimit (stabiliteti i anijeve) është jashtëzakonisht i rëndësishëm. Dihet se nëse ngarkesa nuk shpërndahet siç duhet në anije, ajo mund të përmbyset. Çështja e stabilitetit është një çështje e sigurisë lundruese.
Në mënyrë që një anije (ose anije) të jetë në një gjendje ekuilibri të qëndrueshëm, qendra e saj e gravitetit C dhe qendra e saj e lëvizjes A duhet të vendosen në të njëjtën vertikale.
Gjendja e ekuilibrit të një trupi të ngurtë të zhytur pjesërisht ose plotësisht në një lëng ose gaz quhet lundrues. Teoria e lundrimit lidhet kryesisht me përcaktimin e pozicioneve të ekuilibrit të një trupi të zhytur në një lëng dhe me krijimin e kushteve për qëndrueshmërinë e ekuilibrit. Parimi i Arkimedit jep kushtin më të thjeshtë që trupat të notojnë.
Kur çifti kërkon të kthejë trupin në një pozicion ekuilibri, ekuilibri është i qëndrueshëm; përndryshe është e paqëndrueshme. Stabiliteti i ekuilibrit mund të vlerësohet nga pozicioni i metaqendrës. Ju e dini me siguri se guri zhytet në ujë, por copa e drurit noton. Po një monedhë, një copë stiropor, një vezë pule të papërpunuar, një domate, një copë patate ose një top të thërrmuar?
STABILITETI I NËNDETESËVE
Konsideroni stabilitetin e ekuilibrit të një trupi nën ujë - për shembull, një nëndetëse.
Oriz. 5 Stabiliteti i nëndetëseve
Figura 5(a) është një paraqitje skematike e një nëndetëse (në seksion kryq).
Mbi të veprojnë dy forca: forca arkimediane dhe graviteti, të cilat balancojnë njëra-tjetrën. Vini re se qendra e fluturimit A ndodhet mbi qendrën e rëndesës C. Nëse qendra e fluturimit do të ishte nën qendrën e gravitetit, atëherë ekuilibri do të ishte i paqëndrueshëm.
Cilat cilësi mund të jenë të rëndësishme për notin?
- Së pari vendosni supozimin tuaj në tabelë.
- Pastaj kontrolloni me grupin tuaj nëse supozimi juaj është i saktë dhe shkruani përgjigjen!
Çfarë rëndësie ka nëse objekti noton në ujë? Tani keni zbuluar se masa luan një rol nëse një trup noton apo zhytet në ujë. Të njëjtat kube kanë të njëjtën formë, por një masë të ndryshme. Ju mund të notoni ose të zhyteni në fund. Tani kemi parë formën dhe masën e objekteve, dhe disa kanë eksperimentuar. Pse një trup noton dhe tjetri jo?
Kur tërhiqen (Fig. 5 (b)) këto dy forca ende veprojnë mbi nëndetësen në të njëjtat drejtime, por këtë herë pikat C dhe A nuk shtrihen në të njëjtën vertikale dhe boshtet e forcave shtrihen në dy vija paralele. dhe formojnë një palë forcash që do ta kthejnë varkën në pozicionin e saj origjinal. Qendra e ngritjes A në këtë rast luan rolin e një pike pezullimi.
Si funksionon Parimi i Arkimedit? Çdo trup ka një formë dhe masë të caktuar. Masa matet në kilogramë. Trupi e shtyp masën e tij në sipërfaqen e ujit. Nën ndikimin e gravitetit, ajo zhytet në ujë. Kur zhyten, grimcat e ujit shtypen poshtë dhe anash. Forca që rezulton quhet pesha e fizikanit. Grimcat e mediumit zhvillojnë kundërveprim.
Nëse një objekt noton mbi ujë ose jo varet nga marrëdhënia midis fuqisë dhe peshës. Ai bëri përpjekje të ngjashme dhe i formuloi në ligj. Këto janë: lëvizshmëria e një trupi në një mjedis është aq e madhe sa masa e trupit të zhvendosur nga mediumi. Meqë ra fjala, zbulimi i grekut të famshëm funksionon edhe me gazra. Fluturon çdo gjë që ka një densitet më të ulët se ajri. Të gjitha gjërat që kanë të njëjtën densitet si ajri notojnë, dhe objektet me një densitet më të lartë, mbeten në tokë. Kjo është e matshme duke mbushur një gotë me ujë dhe duke e vendosur në një tas.
STABILITETI I ENJEVE
Kushtet për stabilitetin e ekuilibrit të një trupi që noton në sipërfaqen e një lëngu do të jenë krejtësisht të ndryshme, pasi kur një trup (për shembull, një anije) është anuar, forma e vëllimit të zhvendosur ndryshon dhe, për rrjedhojë, pozicioni i qendrës së lëvizjes në lidhje me anijen (shih Fig. 6). për shembull, kur ngrihet djathtas (Fig. 6 (b)) pjesa më e madhe e ujit të zhvendosur do të vendoset në të djathtë të boshtit të vetë anijes dhe, për rrjedhojë, qendra e lëvizjes do të zhvendoset në të njëjtën anë.
Oriz. 6 Stabiliteti i anijeve
a). b).
Siç shihet në figurë, këtu çështja e qëndrueshmërisë varet nga pozicioni relativ i qendrës së lëvizshmërisë A dhe qendrës së gravitetit C kur ngrihet në thembër.
Pika M është pika e prerjes së rrafshit diametral të enës me boshtin e forcës së Arkimedit - quhet metaqendër. Nëse metaqendra shtrihet mbi qendrën e gravitetit, atëherë çifti i forcave F A dhe G e kthen anijen përsëri në pozicionin e saj origjinal, prandaj ekuilibri është i qëndrueshëm. Këtu, rolin e pikës së pezullimit e luan metaqendra M. Vini re se pozicioni i metaqendrës ndryshon me një ndryshim në këndin e rrotullimit të anijes.
Largësia e metaqendrës M nga qendra e gravitetit C quhet lartësi metacentrike. Duke përdorur këtë koncept, mund të formulohet
GJENDJA E STABILITETIT TË ANIJES:
Objekte të ndryshme në një lëng sillen ndryshe. Disa fundosen, të tjerët qëndrojnë në sipërfaqe dhe notojnë. Pse ndodh kjo, shpjegon ligji i Arkimedit, i zbuluar prej tij në rrethana shumë të pazakonta dhe që u bë ligji bazë i hidrostatikës.
Si e zbuloi Arkimedi ligjin e tij?
Legjenda na tregon se Arkimedi e zbuloi ligjin e tij rastësisht. Dhe këtij zbulimi i parapriu ngjarja e mëposhtme.
Mbreti Hieron i Sirakuzës, i cili sundoi në 270-215. para Krishtit, dyshoi për argjendarin e tij se kishte përzier një sasi të caktuar argjendi në kurorën e arit që i ishte porositur. Për të larguar dyshimet, ai i kërkoi Arkimedit të konfirmonte ose të përgënjeshtronte dyshimet e tij. Si një shkencëtar i vërtetë, Arkimedi ishte i magjepsur nga kjo detyrë. Për ta zgjidhur atë, ishte e nevojshme të përcaktohet pesha e kurorës. Në fund të fundit, nëse në të përzihet argjendi, atëherë pesha e tij do të ishte e ndryshme nga ajo që do të ishte nëse do të ishte prej ari të pastër. Graviteti specifik i arit ishte i njohur. Por si të llogarisni vëllimin e kurorës? Në fund të fundit, ajo kishte një formë të parregullt gjeometrike.
Sipas legjendës, një ditë Arkimedi, duke bërë banjë, po mendonte për një problem që duhej të zgjidhte. Papritur, shkencëtari vuri re se niveli i ujit në banjë u bë më i lartë pasi ai u zhyt në të. Ndërsa u ngrit, niveli i ujit ra. Arkimedi vuri re se me trupin e tij po zhvendoste një sasi të caktuar uji nga banja. Dhe vëllimi i këtij uji ishte i barabartë me vëllimin e trupit të tij. Dhe pastaj kuptoi se si ta zgjidhte problemin me kurorën. Mjafton vetëm ta zhytni në një enë të mbushur me ujë dhe të matni vëllimin e ujit të zhvendosur. Thonë se ai ishte aq i kënaqur sa me një thirrje "Eureka!" (“E gjeta!”) u hodh nga banja edhe pa u veshur.
Nuk ka rëndësi nëse kjo ishte e vërtetë apo jo. Arkimedi gjeti një mënyrë për të matur vëllimin e trupave me forma komplekse gjeometrike. Ai së pari tërhoqi vëmendjen për pronat trupat fizikë, të cilat quhen dendësi, duke i krahasuar jo me njëra-tjetrën, por me peshën e ujit. Por më e rëndësishmja, ai ishte i hapur parimi i vozitjes .
Ligji i Arkimedit
Pra, Arkimedi zbuloi se një trup i zhytur në një lëng zhvendos një vëllim të tillë lëngu që është i barabartë me vëllimin e vetë trupit. Nëse vetëm një pjesë e trupit është zhytur në lëng, atëherë ai do të zhvendosë lëngun, vëllimi i të cilit do të jetë i barabartë me vëllimin e vetëm të pjesës që është zhytur.
Dhe një forcë vepron në vetë trupin në lëng, e cila e shtyn atë në sipërfaqe. Vlera e tij është e barabartë me peshën e lëngut të zhvendosur prej tij. Kjo forcë quhet fuqia e Arkimedit .
Për një lëng, ligji i Arkimedit duket kështu: Një trup i zhytur në një lëng i nënshtrohet një force lëvizëse lart të barabartë me peshën e lëngut të zhvendosur nga trupi.
Madhësia e forcës së Arkimedit llogaritet si më poshtë:
F A = ρ ɡ V ,
ku ρ është dendësia e lëngut,
ɡ - nxitimi i gravitetit
V - vëllimi i një trupi të zhytur në një lëng, ose pjesa e vëllimit të një trupi nën sipërfaqen e lëngut.
Forca e Arkimedit zbatohet gjithmonë në qendrën e gravitetit të vëllimit dhe drejtohet në kundërshtim me forcën e gravitetit.
Duhet thënë se për përmbushjen e këtij ligji duhet të respektohet një kusht: trupi ose të kryqëzohet me kufirin e lëngut, ose të jetë i rrethuar nga të gjitha anët nga ky lëng. Për një trup që shtrihet në fund dhe e prek hermetikisht, ligji i Arkimedit nuk zbatohet. Pra, nëse vendosim një kub në fund, njëra nga fytyrat e të cilit do të jetë në kontakt të ngushtë me pjesën e poshtme, nuk do të jemi në gjendje të zbatojmë ligjin e Arkimedit në të.
Quhet edhe forca e Arkimedit forcë lëvizëse .
Kjo forcë, për nga natyra e saj, është shuma e të gjitha forcave të presionit që veprojnë nga ana e lëngut në sipërfaqen e trupit të zhytur në të. Forca lëvizëse lind nga ndryshimi në presionin hidrostatik në nivele të ndryshme të lëngut.
Konsideroni këtë forcë në shembullin e një trupi që ka formën e një kubi ose paralelogrami.
P2- P 1 = ρ ɡ h
F A \u003d F 2 - F 1 \u003d ρɡhS \u003d ρɡhV
Parimi i Arkimedit vlen edhe për gazet. Por në këtë rast, forca lëvizëse quhet ngritje, dhe për ta llogaritur atë, dendësia e lëngut në formulë zëvendësohet nga dendësia e gazit.
Gjendja lundruese e trupit
Raporti i vlerave të gravitetit dhe forcës së Arkimedit përcakton nëse trupi do të notojë, fundoset apo noton.
Nëse forca e Arkimedit dhe forca e gravitetit janë të barabarta në madhësi, atëherë trupi në lëng është në një gjendje ekuilibri kur nuk noton ose fundoset. Thuhet se noton në lëng. Në këtë rast F T = F A .
Nëse forca e gravitetit është më e madhe se forca e Arkimedit, trupi fundoset ose fundoset.
Këtu F T ˃ F A.
Dhe nëse vlera e gravitetit është më e vogël se forca e Arkimedit, trupi noton. Ndodh kur F T˂ F A .
Por ajo nuk shfaqet pafundësisht, por vetëm deri në momentin kur forca e gravitetit dhe forca e Arkimedit janë të barabarta. Pas kësaj, trupi do të notojë.
Pse nuk fundosen të gjithë trupat
Nëse vendosni dy shufra të së njëjtës formë dhe madhësi në ujë, njëra prej të cilave është prej plastike dhe tjetra prej çeliku, mund të shihni se shufra prej çeliku do të fundoset, ndërsa ajo plastike do të mbetet në këmbë. Do të jetë e njëjtë nëse merrni ndonjë objekt tjetër me të njëjtën madhësi dhe formë, por të ndryshëm në peshë, për shembull, topa plastikë dhe metalikë. Topi metalik do të fundoset dhe ai plastik do të notojë.
Por pse shufrat plastike dhe çeliku sillen ndryshe? Në fund të fundit, vëllimet e tyre janë të njëjta.
Po, vëllimet janë të njëjta, por vetë shufrat janë bërë nga materiale të ndryshme që kanë dendësi të ndryshme. Dhe nëse dendësia e materialit është më e lartë se dendësia e ujit, atëherë shufra do të fundoset, dhe nëse është më e vogël, ajo do të notojë derisa të arrijë në sipërfaqen e ujit. Kjo është e vërtetë jo vetëm për ujin, por edhe për çdo lëng tjetër.
Nëse shënojmë dendësinë e trupit P t , dhe dendësia e mediumit në të cilin ndodhet, si Ps , atëherë nëse
P t Ps (dendësia e trupit është më e lartë se dendësia e lëngut) - trupi fundoset,
P t = Ps (dendësia e trupit është e barabartë me dendësinë e lëngut) - trupi noton në lëng,
P t ˂ Ps (dendësia e trupit është më e vogël se dendësia e lëngut) - trupi noton derisa të arrijë në sipërfaqe. Pas së cilës noton.
Ligji i Arkimedit nuk përmbushet as në gjendje pa peshë. Në këtë rast, nuk ka fushë gravitacionale dhe, rrjedhimisht, përshpejtimin e rënies së lirë.
Vetia e një trupi të zhytur në një lëng për të qëndruar në ekuilibër pa u ngritur ose fundosur më tej quhet lundrueshmëri .
