Un dispozitiv pentru măsurarea forței arhimedeene în fizică. Legea lui Arhimede: istoria descoperirii și esența fenomenului pentru manechine
Legea lui Arhimede- una dintre principalele legi ale hidrostaticii si staticii gazelor.
Formulare și explicații
Legea lui Arhimede este formulată după cum urmează: un corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este acționat de o forță de plutire egală cu greutatea lichidului (sau gazului) deplasat de acest corp. Forța se numește prin puterea lui Arhimede:
unde este densitatea lichidului (gazului), este accelerația gravitației și este volumul corpului scufundat (sau partea din volum a corpului situată sub suprafață). Dacă un corp plutește la suprafață sau se mișcă uniform în sus sau în jos, atunci forța de plutire (numită și forța arhimediană) este egală ca mărime (și opusă în direcție) cu forța gravitațională care acționează asupra volumului de lichid (gaz) deplasat. de corp și se aplică pe centrul de greutate al acestui volum.
Un corp plutește dacă forța lui Arhimede echilibrează forța de gravitație a corpului.
Trebuie remarcat faptul că corpul trebuie să fie complet înconjurat de lichid (sau să se intersecteze cu suprafața lichidului). Deci, de exemplu, legea lui Arhimede nu poate fi aplicată unui cub care se află pe fundul unui rezervor, atingând ermetic fundul.
În ceea ce privește un corp care se află într-un gaz, de exemplu în aer, pentru a găsi forța de ridicare este necesar să se înlocuiască densitatea lichidului cu densitatea gazului. De exemplu, un balon cu heliu zboară în sus, deoarece densitatea heliului este mai mică decât densitatea aerului.
Legea lui Arhimede poate fi explicată folosind diferența de presiune hidrostatică folosind exemplul unui corp dreptunghiular.
Unde PA, PB- presiunea in puncte OŞi B, ρ - densitatea fluidului, h- diferenta de nivel intre puncte OŞi B, S- zona secțiunii transversale orizontale a corpului, V- volumul părții imersate a corpului.
ÎN fizica teoretica Legea lui Arhimede este folosită și în formă integrală:
,
unde este aria suprafeței, este presiunea într-un punct arbitrar, integrarea se realizează pe întreaga suprafață a corpului.
În absența unui câmp gravitațional, adică în stare de imponderabilitate, legea lui Arhimede nu funcționează. Astronauții sunt destul de familiarizați cu acest fenomen. În special, în gravitate zero nu există un fenomen de convecție (naturală), prin urmare, de exemplu, răcirea cu aer și ventilarea compartimentelor de locuit nava spatiala produsă forțat de fani.
Generalizări
Un anume analog al legii lui Arhimede este valabil și în orice câmp de forțe care acționează diferit asupra unui corp și asupra unui lichid (gaz), sau într-un câmp neuniform. De exemplu, aceasta se referă la câmpul forțelor inerțiale (de exemplu, forța centrifugă) - centrifugarea se bazează pe aceasta. Un exemplu pentru un câmp de natură nemecanică: un corp conductor este deplasat din regiune câmp magnetic intensitate mai mare la o zonă cu intensitate mai mică.
Derivarea legii lui Arhimede pentru un corp de formă arbitrară
Există presiune hidrostatică a fluidului la adâncime. În acest caz, considerăm că presiunea fluidului și intensitatea câmpului gravitațional sunt valori constante și - un parametru. Să luăm cadavrul formă liberă, având un volum diferit de zero. Să introducem un sistem de coordonate ortonormal pentru dreapta și să alegem direcția axei z să coincidă cu direcția vectorului. Setăm zero de-a lungul axei z pe suprafața lichidului. Să selectăm o zonă elementară de pe suprafața corpului. Acesta va fi acționat de forța de presiune a fluidului direcționată în corp, 
. Pentru a obține forța care va acționa asupra corpului, luați integrala peste suprafață:
Când trecem de la integrala de suprafață la integrala de volum, folosim teorema generalizată Ostrogradsky-Gauss.
Constatăm că modulul forței lui Arhimede este egal cu , și este îndreptat în direcția opusă direcției vectorului intensității câmpului gravitațional.
Starea corpurilor plutitoare
Comportarea unui corp situat într-un lichid sau gaz depinde de relația dintre modulele gravitaționale și forța lui Arhimede, care acționează asupra acestui corp. Următoarele trei cazuri sunt posibile:
O altă formulare (unde este densitatea corpului, este densitatea mediului în care este scufundat).
LEGEA LUI ARHIMEDE– legea staticii lichidelor și gazelor, conform căreia un corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este acționat de o forță de plutire egală cu greutatea lichidului în volumul corpului.
Faptul că o anumită forță acționează asupra unui corp scufundat în apă este binecunoscut de toată lumea: corpurile grele par să devină mai ușoare – de exemplu, propriul nostru corp atunci când sunt scufundate într-o baie. Când înotați într-un râu sau în mare, puteți ridica și muta cu ușurință pietre foarte grele de-a lungul fundului - cele pe care nu le putem ridica pe uscat; același fenomen se observă atunci când, dintr-un anumit motiv, o balenă se dovedește a fi spălată pe țărm - afară mediu acvatic animalul nu se poate mișca - greutatea sa depășește capacitățile sistemului său muscular. În același timp, corpurile ușoare rezistă scufundării în apă: scufundarea unei mingi de mărimea unui pepene mic necesită atât forță, cât și dexteritate; Cel mai probabil, nu va fi posibilă scufundarea unei mingi cu un diametru de jumătate de metru. Este intuitiv clar că răspunsul la întrebarea - de ce plutește un corp (și altul se scufundă) este strâns legat de efectul lichidului asupra corpului scufundat în el; nu se poate mulțumi cu răspunsul că corpurile ușoare plutesc și cele grele se scufundă: o placă de oțel, desigur, se va scufunda în apă, dar dacă faci o cutie din ea, atunci poate pluti; totuși, greutatea ei nu s-a schimbat. Pentru a înțelege natura forței care acționează asupra unui corp scufundat din partea unui lichid, este suficient să luăm în considerare un exemplu simplu (Fig. 1).
Cub cu muchie o scufundat în apă, iar atât apa cât și cubul sunt nemișcate. Se știe că presiunea într-un lichid greu crește proporțional cu adâncimea – este evident că o coloană mai mare de lichid presă mai puternic pe bază. Este mult mai puțin evident (sau deloc evident) că această presiune acționează nu numai în jos, ci și lateral și în sus cu aceeași intensitate - aceasta este legea lui Pascal.
Dacă luăm în considerare forțele care acționează asupra cubului (Fig. 1), atunci, datorită simetriei evidente, forțele care acționează asupra opusului fetele laterale, direcții egale și opuse - încearcă să comprime cubul, dar nu pot influența echilibrul sau mișcarea acestuia. Rămân forțe care acționează pe fețele superioare și inferioare. Lasă h– adâncimea de scufundare a feței superioare, r- densitatea fluidului, g– accelerarea gravitației; atunci presiunea pe fata superioara este egala cu
r· g · h = p 1
iar pe fund
r· g(h+a)= p 2
Forța de presiune este egală cu presiunea înmulțită cu suprafața, adică.
F 1 = p 1 · o\up122, F 2 = p 2 · o\up122 , unde o- muchia cubului,
și putere F 1 este îndreptată în jos și forța F 2 – sus. Astfel, acțiunea lichidului asupra cubului se reduce la două forțe - F 1 și F 2 și este determinată de diferența lor, care este forța de flotabilitate:
F 2 – F 1 =r· g· ( h+a)o\up122 – r gha· o 2 = pga 2
Forța este plutitoare, deoarece marginea inferioară este situată în mod natural sub cea superioară, iar forța care acționează în sus este mai mare decât forța care acționează în jos. Magnitudinea F 2 – F 1 = pga 3 este egal cu volumul corpului (cubul) o 3 înmulțit cu greutatea unui centimetru cub de lichid (dacă luăm 1 cm ca unitate de lungime). Cu alte cuvinte, forța de plutire, care este adesea numită forța arhimediană, este egală cu greutatea lichidului în volumul corpului și este îndreptată în sus. Această lege a fost stabilită de savantul grec antic Arhimede, unul dintre cei mai mari oameni de știință de pe Pământ.
Dacă un corp de formă arbitrară (Fig. 2) ocupă un volum în interiorul lichidului V, atunci efectul unui lichid asupra unui corp este complet determinat de presiunea distribuită pe suprafața corpului și observăm că această presiune este complet independentă de materialul corpului - („lichidul nu-i pasă ce să apăsați pe”).
Pentru a determina forța de presiune rezultată pe suprafața corpului, trebuie să eliminați mental din volum V corp dat și umpleți (mental) acest volum cu același lichid. Pe de o parte, există un vas cu un lichid în repaus, pe de altă parte, în interiorul volumului V- un corp format dintr-un lichid dat, iar acest corp se află în echilibru sub influența propriei greutăți (lichidul este greu) și a presiunii lichidului pe suprafața volumului V. Deoarece greutatea lichidului în volumul unui corp este egală cu pgVși este echilibrată de forțele de presiune rezultate, atunci valoarea sa este egală cu greutatea lichidului în volum V, adică pgV.
După ce a făcut mental înlocuirea inversă - plasând-o în volum V corp dat și observând că această înlocuire nu va afecta distribuția forțelor de presiune pe suprafața volumului V, putem concluziona: asupra unui corp scufundat într-un lichid greu în repaus acţionează o forţă ascendentă (forţa arhimediană), egală cu greutatea lichidului în volumul corpului dat.
În mod similar, se poate demonstra că, dacă un corp este parțial scufundat într-un lichid, atunci forța arhimediană este egală cu greutatea lichidului în volumul părții scufundate a corpului. Dacă în acest caz forța arhimediană este egală cu greutatea, atunci corpul plutește pe suprafața lichidului. Evident, dacă, în timpul scufundării complete, forța arhimediană este mai mică decât greutatea corpului, atunci se va îneca. Arhimede a introdus conceptul de „gravitate specifică” g, adică greutatea pe unitatea de volum a unei substanțe: g = pg; dacă presupunem că pentru apă g= 1, apoi un corp solid de materie pentru care g> 1 se va îneca și când g < 1 будет плавать на поверхности; при g= 1 un corp poate pluti (plana) în interiorul unui lichid. În concluzie, observăm că legea lui Arhimede descrie comportamentul baloanelor în aer (în repaus la viteze mici).
Vladimir Kuznețov
Adesea descoperiri științifice sunt rezultatul unei simple întâmplări. Dar numai oamenii cu o minte antrenată pot aprecia importanța unei simple coincidențe și pot trage concluzii de amploare din aceasta. Datorită unui lanț de evenimente aleatoare din fizică, a apărut legea lui Arhimede, care explică comportamentul corpurilor în apă.
Tradiţie
La Siracuza s-au făcut legende despre Arhimede. Într-o zi, conducătorul acestui oraș glorios s-a îndoit de onestitatea bijutierului său. Coroana făcută pentru domnitor trebuia să conțină o anumită cantitate de aur. Arhimede a fost însărcinat să verifice acest fapt.
Arhimede a stabilit că corpurile din aer și apă au greutăți diferite, iar diferența este direct proporțională cu densitatea corpului măsurat. Măsurând greutatea coroanei în aer și apă și efectuând un experiment similar cu o bucată întreagă de aur, Arhimede a dovedit că în coroana fabricată există un amestec de metal mai ușor.
Potrivit legendei, Arhimede a făcut această descoperire în cadă, urmărind apa stropind. Istoria tace despre ceea ce s-a întâmplat lângă bijutierul necinstit, dar concluzia savantului din Siracuza a stat la baza uneia dintre cele mai importante legi ale fizicii, care este cunoscută de noi drept legea lui Arhimede.
Formulare
Arhimede a prezentat rezultatele experimentelor sale în lucrarea sa „Despre corpurile plutitoare”, care, din păcate, a supraviețuit până astăzi doar sub formă de fragmente. Fizica modernă descrie legea lui Arhimede ca o forță cumulativă care acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid. Forța de plutire a unui corp într-un lichid este îndreptată în sus; valoarea sa absolută este egală cu greutatea fluidului deplasat.
Acțiunea lichidelor și gazelor asupra unui corp scufundat
Orice obiect scufundat într-un lichid suferă forțe de presiune. În fiecare punct de pe suprafața corpului, aceste forțe sunt direcționate perpendicular pe suprafața corpului. Dacă ar fi la fel, corpul ar experimenta doar compresie. Dar forțele de presiune cresc proporțional cu adâncimea, astfel încât suprafața inferioară a corpului experimentează mai multă compresie decât cea superioară. Puteți lua în considerare și aduna toate forțele care acționează asupra unui corp în apă. Vectorul final al direcției lor va fi îndreptat în sus, iar corpul va fi împins afară din lichid. Mărimea acestor forțe este determinată de legea lui Arhimede. Plutirea corpurilor se bazează în întregime pe această lege și pe diverse consecințe ale acesteia. Forțele arhimediene acționează și în gaze. Datorită acestor forțe de flotabilitate, aeronavele și baloanele zboară pe cer: datorită deplasării aerului, ele devin mai ușoare decât aerul.
Formula fizica
Puterea lui Arhimede poate fi demonstrată clar printr-o simplă cântărire. Cântărind o greutate de antrenament în vid, în aer și în apă, puteți vedea că greutatea acesteia se modifică semnificativ. În vid greutatea greutății este aceeași, în aer este puțin mai mică, iar în apă este și mai mică.
Dacă luăm greutatea unui corp în vid ca P o, atunci greutatea lui în aer poate fi descrisă prin următoarea formulă: P in = P o - F a;
aici P o - greutatea în vid;
După cum se poate observa din figură, orice acțiune care implică cântărirea în apă ușurează semnificativ corpul, așa că în astfel de cazuri trebuie luată în considerare forța Arhimede.
Pentru aer, această diferență este neglijabilă, așa că de obicei greutatea unui corp scufundat în aer este descrisă de formula standard.
Densitatea mediului și forța lui Arhimede
Analizând cele mai simple experimente cu greutatea corporală în medii diferite, putem ajunge la concluzia că greutatea unui corp în diverse medii depinde de masa obiectului și de densitatea mediului de imersie. Mai mult, cu cât mediul este mai dens, cu atât forța lui Arhimede este mai mare. Legea lui Arhimede a legat această relație și densitatea unui lichid sau gaz se reflectă în formula sa finală. Ce altceva influențează această forță? Cu alte cuvinte, de ce caracteristici depinde legea lui Arhimede?
Formula
Forța arhimediană și forțele care o influențează pot fi determinate folosind deducții logice simple. Să presupunem că un corp cu un anumit volum scufundat într-un lichid este format din același lichid în care este scufundat. Această presupunere nu contrazice nicio altă premisă. La urma urmei, forțele care acționează asupra unui corp nu depind în niciun caz de densitatea acestui corp. În acest caz, corpul va fi cel mai probabil în echilibru, iar forța de plutire va fi compensată de gravitație.
Astfel, echilibrul unui corp în apă va fi descris după cum urmează.
Dar forța gravitației, din condiție, este egală cu greutatea lichidului pe care îl deplasează: masa lichidului este egală cu produsul densității și volumului. Prin înlocuirea unor cantități cunoscute, puteți afla greutatea unui corp într-un lichid. Acest parametru este descris ca ρV * g.
Înlocuind valori cunoscute, obținem:
Aceasta este legea lui Arhimede.
Formula derivată descrie densitatea ca fiind densitatea corpului studiat. Dar în conditiile initiale s-a indicat că densitatea unui corp este identică cu densitatea lichidului din jur. Astfel, în această formulă Puteți înlocui în siguranță valoarea densității lichidului. Observația vizuală că într-un mediu mai dens forța de flotabilitate este mai mare a primit justificare teoretică.
Aplicarea Legii lui Arhimede
Primele experimente care demonstrează legea lui Arhimede sunt cunoscute încă de la școală. O placă de metal se scufundă în apă, dar, pliată într-o cutie, poate nu numai să rămână pe linia de plutire, ci și să poarte o anumită sarcină. Această regulă este cea mai importantă concluzie din regula lui Arhimede, ea determină posibilitatea construirii râului și nave maritimeţinând cont de capacitatea lor maximă (deplasarea). La urma urmei, densitatea apei mari și proaspete este diferită, iar navele și submarinele trebuie să țină cont de modificările acestui parametru atunci când intră în gurile de râu. Un calcul incorect poate duce la dezastru - nava va eșua și vor fi necesare eforturi semnificative pentru a o ridica.
Legea lui Arhimede este necesară și pentru submariniști. Ideea este că densitatea apa de mareîşi modifică valoarea în funcţie de adâncimea de scufundare. Calculul corect al densității va permite submarinaștilor să calculeze corect presiunea aerului din interiorul costumului, ceea ce va afecta manevrabilitatea scafandrului și va asigura scufundarea și ascensiunea în siguranță. De asemenea, legea lui Arhimede trebuie luată în considerare atunci când instalațiile de foraj uriașe își pierd până la 50% din greutate, ceea ce face ca transportul și exploatarea lor să fie mai puțin costisitoare;
Legea lui Arhimede este legea staticii lichidelor și gazelor, conform căreia un corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este acționat de o forță de plutire egală cu greutatea lichidului în volumul corpului.
Fundal
— Eureka! („Găsit!”) - aceasta este exclamația, conform legendei, făcută de savantul și filozoful grec antic Arhimede, care a descoperit principiul represiunii. Legenda spune că regele siracuza Heron al II-lea i-a cerut gânditorului să stabilească dacă coroana lui a fost făcută din aur pur, fără să-și facă rău. coroana regală. Nu a fost dificil să cântăriți coroana lui Arhimede, dar acest lucru nu a fost suficient - a fost necesar să se determine volumul coroanei pentru a calcula densitatea metalului din care a fost turnată și a determina dacă era aur pur. Apoi, conform legendei, Arhimede, preocupat de gânduri despre cum să determine volumul coroanei, s-a scufundat în baie - și a observat brusc că nivelul apei din baie a crescut. Și apoi omul de știință și-a dat seama că volumul corpului său a deplasat un volum egal de apă, prin urmare, coroana, dacă ar fi coborâtă într-un bazin umplut până la refuz, ar deplasa un volum de apă egal cu volumul său. S-a găsit o soluție la problemă și, conform celei mai răspândite versiuni a legendei, omul de știință a alergat să-și raporteze victoria la palatul regal, fără să se deranjeze măcar să se îmbrace.
Cu toate acestea, ceea ce este adevărat este adevărat: Arhimede a fost cel care a descoperit principiul flotabilității. Dacă solid scufundat într-un lichid, va deplasa un volum de lichid egal cu volumul părții corpului scufundată în lichid. Presiunea care a acționat anterior asupra lichidului deplasat va acționa acum asupra corpului solid care l-a deplasat. Și, dacă forța de plutire care acționează vertical în sus se dovedește a fi mai mare decât forța gravitațională care trage corpul vertical în jos, corpul va pluti; altfel se va scufunda (se va îneca). Vorbitor limbaj modern, un corp plutește dacă densitatea sa medie este mai mică decât densitatea lichidului în care este scufundat.
Legea lui Arhimede și teoria cinetică moleculară
Într-un fluid în repaus, presiunea este produsă de impactul moleculelor în mișcare. Atunci când un anumit volum de lichid este deplasat de un corp solid, impulsul ascendent al ciocnirilor de molecule va cădea nu asupra moleculelor lichide deplasate de corp, ci asupra corpului însuși, ceea ce explică presiunea exercitată asupra acestuia de jos și împingând. acesta spre suprafața lichidului. Dacă corpul este complet scufundat în lichid, forța de plutire va continua să acționeze asupra acestuia, deoarece presiunea crește odată cu creșterea adâncimii, iar partea inferioară a corpului este supusă la o presiune mai mare decât cea superioară, care este locul în care forța de plutire. apare. Aceasta este explicația forței de plutire la nivel molecular.
Acest model de împingere explică de ce o navă din oțel, care este mult mai dens decât apa, rămâne pe linia de plutire. Cert este că volumul de apă deplasat de o navă este egal cu volumul de oțel scufundat în apă plus volumul de aer conținut în interiorul carenei navei sub linia de plutire. Dacă facem o medie a densității cochiliei carenei și a aerului din interiorul acesteia, se dovedește că densitatea navei (ca corp fizic) este mai mică decât densitatea apei, prin urmare forța de flotabilitate care acționează asupra acesteia ca urmare a creșterii. impulsurile de impact ale moleculelor de apă se dovedesc a fi mai mari forța gravitațională gravitația Pământului trăgând nava spre fund – iar nava plutește.
Formulare și explicații
Faptul că o anumită forță acționează asupra unui corp scufundat în apă este binecunoscut de toată lumea: corpurile grele par să devină mai ușoare – de exemplu, propriul nostru corp atunci când sunt scufundate într-o baie. Când înotați într-un râu sau pe mare, puteți ridica și muta cu ușurință pietre foarte grele de-a lungul fundului - cele care nu pot fi ridicate pe uscat. În același timp, corpurile ușoare rezistă scufundării în apă: scufundarea unei mingi de mărimea unui pepene mic necesită atât forță, cât și dexteritate; Cel mai probabil, nu va fi posibilă scufundarea unei mingi cu un diametru de jumătate de metru. Este intuitiv clar că răspunsul la întrebarea - de ce plutește un corp (și altul se scufundă) este strâns legat de efectul lichidului asupra corpului scufundat în el; nu se poate mulțumi cu răspunsul că corpurile ușoare plutesc și cele grele se scufundă: o placă de oțel, desigur, se va scufunda în apă, dar dacă faci o cutie din ea, atunci poate pluti; totuși, greutatea ei nu s-a schimbat.
Existenţă presiune hidrostatică duce la faptul că orice corp situat într-un lichid sau gaz este supus unei forțe de plutire. Arhimede a fost primul care a determinat experimental valoarea acestei forțe în lichide. Legea lui Arhimede este formulată astfel: un corp scufundat într-un lichid sau gaz este supus unei forțe de flotabilitate egală cu greutatea cantității de lichid sau gaz care este deplasată de partea scufundată a corpului.
Formula
Forța lui Arhimede care acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid poate fi calculată prin formula: F A = ρ f gV vineri,
unde ρl este densitatea lichidului,
g – accelerația în cădere liberă,
Vpt este volumul părții corpului scufundată în lichid.
Comportarea unui corp situat într-un lichid sau gaz depinde de relația dintre modulele gravitaționale Ft și forța arhimediană FA care acționează asupra acestui corp. Următoarele trei cazuri sunt posibile:
1) Ft > FA – corpul se scufundă;
2) Ft = FA – corpul plutește în lichid sau gaz;
3) Ft< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
Arhimede- mecanic grec, fizician, matematician, inginer. Născut la Siracuza (Sicilia). Tatăl său, Fidias, a fost astronom și matematician. Tatăl a fost implicat în creșterea și educația fiului său. De la el Arhimede a moștenit abilitățile sale în matematică, astronomie și mecanică. Arhimede a studiat în Alexandria (Egipt), care la acea vreme era un centru cultural și centru științific. Acolo s-a întâlnit Eratostene- un matematician, astronom, geograf și poet grec, care a devenit mentorul lui Arhimede și l-a patronat multă vreme.
Arhimede a combinat talentele unui inginer-inventator și ale unui om de știință teoretician. El a devenit fondatorul mecanică teoreticăși hidrostatică, au dezvoltat metode pentru găsirea suprafețelor și volumelor diferitelor figuri și corpuri.
Potrivit legendei, Arhimede deținea multe invenții tehnice uimitoare care i-au câștigat faima printre contemporanii săi. Se crede că Arhimede, cu ajutorul oglinzilor și reflectării razelor soarelui, a putut să incendieze flotei romane care asedia Alexandria. Acest caz este un exemplu clar de abilități optice excelente.
Arhimede i se atribuie, de asemenea, inventarea catapultei, o mașină militară de aruncare și construcția unui planetariu în care se mișcau planetele. Omul de știință a creat un șurub pentru ridicarea apei (șurubul Arhimede), care este încă în uz și este o mașină de ridicare a apei, un arbore cu suprafața șurubului situat într-o țeavă înclinată scufundată în apă. În timpul rotației, suprafața elicoidală a arborelui deplasează apa prin conductă la diferite înălțimi.
Arhimede a scris multe lucrări științifice: „Pe spirale”, „Pe conoide și sferoide”, „Pe bilă și cilindru”, „Pe pârghii”, „Pe corpuri plutitoare”. Și în tratatul său „Despre grăunte de nisip”, el a calculat numărul de boabe de nisip din volumul globului.
Arhimede și-a descoperit faimoasa lege în circumstanțe interesante. Regele Gyreon al II-lea, pe care l-a slujit Arhimede, a vrut să știe dacă bijutierii amestecau argint cu aur atunci când au făcut coroana. Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine nu numai masa, ci și volumul coroanei pentru a calcula densitatea metalului. Determinați volumul produsului formă neregulată – o sarcină dificilă la care Arhimede a meditat îndelung.
Soluția i-a venit în minte lui Arhimede când s-a scufundat în baie: nivelul apei din baie a crescut după ce corpul omului de știință a fost coborât în apă. Adică, volumul corpului său a deplasat un volum egal de apă. Cu un strigăt de „Eureka!” Arhimede a fugit în palat fără să se deranjeze măcar să se îmbrace. El a coborât coroana în apă și a determinat volumul de lichid deplasat. Problema a fost rezolvată!
Astfel, Arhimede a descoperit principiul flotabilitatii. Dacă un corp solid este scufundat într-un lichid, acesta va deplasa un volum de lichid egal cu volumul părții corpului scufundată în lichid. Un corp poate pluti în apă dacă densitatea sa medie este mai mică decât densitatea lichidului în care a fost plasat.
Legea lui Arhimede spune: orice corp scufundat într-un lichid sau gaz este acționat de o forță de plutire îndreptată în sus și egală cu greutatea lichidului sau gazului deplasat de acesta.
site-ul web, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursă.
