Гідростатичний тиск рідини на нижню межу кубика

Архимедова сила

Проробимо простий експеримент: візьмемо слабо надутий гумовий м`яч і «притопити» його в воді. Якщо глибина занурення буде навіть 1-2 метра, то неважко бачити, що його обсяг зменшиться, тобто з усіх боків м`яч обжавши якась сила. Зазвичай кажуть, що тут «винувато» гідростатичний тиск — фізичний аналог сили, що діє в нерухомих рідинах на занурене тіло. Гідростатичні сили діють на тіло з усіх боків, а їх результуюча, відома як архимедова сила, ще називається яка викидає, що відповідає її напрямку дії на занурене в рідину тіло.

Архімед відкрив свій закон чисто експериментально, а його теоретичне обгрунтування чекало ще майже 2000 років до того, як Паскаль відкрив Закон Паскаля для нерухомої рідини. Згідно з цим законом тиск передається через рідину в усіх напрямках незалежно від площі, на яку воно діє, на всі площини, що обмежують рідину, а його величина P пропорційна поверхні S і спрямована по нормалі до неї. Паскаль відкрив і перевірив цей закон на досвіді 1653 р Відповідно до нього, на поверхню зануреного в рідину тіла з усіх боків діє гідростатичний тиск.

Припустимо, що в посудину з водою занурено тіло у формі куба з ребром L на глибину H — відстань від поверхні води до верхньої межі. При цьому нижня межа знаходиться на глибині H + L. Вектор сили F1, що діє на верхню межу, спрямований вниз і F1 = r * g * H * S, де r — щільність рідини, g — прискорення вільного падіння.

Вектор сили F2, що діє на нижню площину, спрямований вгору, а її величина визначається виразом F2 = r * g * (H + L) * S.

Вектори сил, що діють на бічні поверхні, взаємно врівноважуються, тому в подальшому з розгляду виключаються. Архимедова сила F2 gt; F1 і спрямована знизу вгору, і прикладена до нижньої межі куба. Визначимо її величину F:

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

Зауважимо, що L * S — це обсяг куба V, а т. К. R * g = p являє собою вагу одиниці рідини, то формула сили Архімеда визначає вага обсягу рідини, що дорівнює об`єму куба, тобто це як раз і є вага витісненої тілом рідини. Цікаво, що говорити про закон Архімеда можливо тільки для середовища, де присутня сила тяжіння — в умовах невагомості закон не працює. остаточно формула закону Архімеда має такий вигляд:

F = p * V, де p — питома вага рідини.

Архимедова сила може служити підставою для аналізу плавучості тел. Умовою для аналізу служить співвідношення ваги зануреного тіла Рт і ваги рідини Рж з об`ємом, рівним обсягом зануреної в рідину частини тіла. Якщо Рт = Рж, то тіло плаває в рідині, а якщо Рт gt; Рж, то тіло тоне. В іншому випадку тіло спливає, поки що виштовхує сила не зрівняється з вагою виштовхнутою втопленою частиною тіла води.

Закон Архімеда і його використання мають довгу історію в техніці, починаючи з класичного прикладу застосування у всіх відомих плавзасобах і до повітряних куль і дирижаблів. Тут зіграло роль те, що газ відноситься до такого стану речовини, яке цілком моделює рідина. При цьому, в повітряному середовищі на будь-які предмети діє архимедова сила, схоже такий же, як в рідини. Перші спроби здійснити повітряний політ на повітряній кулі зробили брати Монгольф`єр — вони наповнювали повітряна куля теплим димом, завдяки чому вага укладеного в кулі повітря був менше, ніж вага такого ж обсягу холодного повітря. Це і було причиною появи підйомної сили, а її величина визначалася як різниця ваги цих двох обсягів. Подальшим удосконаленням повітряних куль була пальник, яка безперервно підігрівала повітря всередині кулі. Зрозуміло, що дальність польоту залежала від тривалості роботи пальника. Пізніше на дирижаблях застосовувався для наповнення газ з питомою вагою менше, ніж у повітря.

Семінарське заняття № Тиск. Закон Паскаля. Гідростатичний тиск. Сполучені посудени. Закон Архімеда

Семінарське заняття № Тиск. Закон Паскаля. Гідростатичний тиск. Сполучені посудени. Закон Архімеда

Семінарське заняття № 4.

На столі стоїть суцільний мідний куб. Якою є маса куба, якщо він створює на стіл тиск 8 кПа?

Відповідь: 6,5 кг.

Металевий куб масою 1 кг створює на стіл тиск 4,7 кПа. З якого металу зроблено куб?

На столі стоять один на одному два однорідних куби. Ребро більшого куба удвічі більше за ребро меншого куба. Яке відно­шення густин матеріалів, з яких зроблено куби, якщо верхній куб створює такий самий тиск на нижній, як нижній на стіл?

Два циліндри (див. рис.) виготовлено з одного й того ж самого матеріалу. Циліндр А (а) створює на стіл тиск р, циліндр Б (б)  тиск 4р. У випадку (в) тиск на стіл дорівнює 2р. Який тиск на стіл у випадку (г)?

Брусок масою m = 2 кг має форму паралелепіпеда. Лежа­чи на одній із граней, він створює тиск р1 = 1 кПа, лежачи на іншій  тиск 2 кПа, стоячи на третій  тиск 4 кПа. Які роз­міри бруска?

Відповідь: 5 см  10 см  20 см.

Який тиск води на дно в точках А, Б, В (див. рис.)?

У мензурці знаходяться 3 шари рі­дин (ртуть, вода і машинне масло) завтовшки по 20 см. На якій глибині тиск у рідині дорівнює 7,9 кПа? Атмосферний тиск не враховувати.

Відповідь: 43 см.

В U-подібній трубці знаходяться ртуть, вода і гас (див. рис.). Знайдіть висоту сто­впів води і гасу, якщо у правому коліні трубки рівень ртуті на h = 1 см вищий, ніж у лівому.

Відповідь: 64 см, 63 см.

П’ять однакових сполучених посудин (див. рис.) частково заповнено водою. В одну з посудин доливають шар гасу заввишки h = 25 см. На скільки підніметься рівень води в решті посудин?

У циліндричних сполучених посудинах, площі перерізу яких відносяться як 3 : 1, знаходиться вода. У вузьку посу­дину доливають шар гасу заввишки 25 см. На скільки під­німеться рівень води в широкій посудині? Гас в цю посу­дину не потрапляє.

При рівновазі поршень у першій зі сполучених посудин (див. рис.) установлю­ється на h1 = 20 см вище, ніж у другій. Маси поршнів m1 = 2 кг і m2 = 4 кг. Якщо на перший поршень поставити гирю масою m3 = 3 кг, то поршні встановляться на однаковій висоті. Як розташуються поршні, якщо гирю переставити на другий поршень?

Відповідь: перший вище за другий на 45 см.

Яка площа поршня (див. рис.), якщо його вагою можна знехтувати? Маса гирі 5 кг.

Відповідь: 9,4 см 2 .

Щоб зсунути з місця пробку, яка застряла у шийці колби, треба прикласти силу 20 Н. Пропонується „виштовхнути” пробку, збіль­шуючи тиск повітря в колбі нагріванням. Чи вдасться це зробити, якщо площа пробки 3 см 2 , а колба тріскається, коли тиск всере­дині неї сягає 1,5 атм?

Коли підвішений до динамометра суцільний вантаж занурили цілком у воду, покази динамометра зменшилися на 40%. Яка густина вантажу?

Відповідь: 2500 кг/м 3 .

Коли підвішений до динамометра суцільний вантаж опускають у воду, динамометр показує Р1 = 34 Н, а коли вантаж опускають у гас, динамометр показує Р2 = 38 Н. Які маса m та густина  вантажу?

Відповідь: 5,4 кг; 2700 кг/м 3 .

Перед вами дві склянки: одна з водою, друга з розчином мідного купоросу. Як, користуючись динамометром і металевим вантажем, визначити густину розчину?

У широку посудину налили воду так, що товщина шару води 3 см. Чи плаватиме в цій посудині дубовий брусок розмірами 15 см  10 см  5 см?

Плавучий буй є суцільною пластиковою кулею, до якої на довгому тросі прив’язано чавунний вантаж. У скільки разів об’єм кулі має перевищувати об’єм вантажу, щоб куля була занурена у воду на три чверті свого об’єму? Густина пластика 500 кг/м 3 .

Відповідь: у 24 рази.

Коли підвішений до динамометра порожнистий алюмінієвий циліндр опустили у гас, покази динамометра зменшилися в 1,5 рази. Яку частину об’єму циліндра займає порожнина?

Брусок знаходиться на межі двох рідин, що мають густи­ни 1 і 2, витісняючи об’єми V1 і V2 відповідних рідин (див. рис.). Яка архімедова сила FA діє на брусок?

У посудину з водою, що стоїть на терезах, опускають на нитці чавунний брусок масою 700 г, який цілком занурюється у во­ду, але не торкається дна чи стінок посудини. На скільки змі­няться покази терезів? Вода з посудини не виливається.

Відповідь: збільшаться на 100 г.

Човен плаває в маленькому басейні. Як зміниться рівень води в басейні, якщо викинути з човна в басейн камінь?

Крижинка плаває на межі між водою і гасом. Яка частина її об’єму знаходиться нижче за межу поділу рідин, якщо гас покриває крижинку повністю?

Як виміряти густину пластиліну, використовуючи лише мен­зурку з водою?

На дні акваріума стоїть склеєна з 4 однакових кубиків деталь (див. рис.). Довжина ребра кожного кубика 10 см. В акваріум повільно наливають воду. Коли висота рівня води сягає 10 см, деталь відривається від дна. Дослід повторюють, нате­рши нижню грань деталі парафі­ном (тепер вода не підтікає під цю грань). До якої висоти Н треба те­пер налити в акваріум воду, щоб деталь відірвалася від дна?

Тиск рідини. Закон Паскаля, Архімеда. Нестисливої ??рідина. Гідростатичний тиск.

Тиск рідини — фізична величина, визна ділячи нормальною силою, що діє з бо ку рідини на одиницю площаді.P = ?F / ?SЗакон Паскаля: тиск в будь-якому місці спочиває жид кістки однаково в усіх напрямках, причому тиск однаково передається по всьому об’єму.

Закон Архімеда: На тіло, занурене в рідину (газ) діє з боку цієї рідини (газу) ви талківающая сила, спрямована вгору і рівна вазі витісненої тілом рідини. Fa = ?gVНесжі травнем рідина — це рідина, залежність щільності якої від тиску в даній задачі можна знехтувати. Гідростатичний тиск.

Якщо рідина нестислива, тоді при поперечних ном перетині S стовпа рідини, його висоті h, пло тности ? вага дорівнює p = ?gSh, а тиск на нижню підставу P = p / S = ?gh.

36. Ур-е нерозривності. Потік, лінії струму, трубка струму, стаціонарне перебіг.

Перебіг — рух рідини. Потік — сукупність часток, що рухається рідини.

Ліyіі струму — лінія, в кожній точці якої каса кові до неї збігається за напрямком з вектор му швидкості в даний момент часу (вико ються для графічного зображення рідини). Лінії струму проводяться так, щоб густота їх була більше там, де більше швидкість руху рі ості. Трубка струму — частина рідини, обмежена лініями. Стаціонарна течія ця течія жид кістки, при якому форма і розташування лінії струму, а також знак швидкостей в кожній точці не мен ється з часом. Ур-е нерозривності для ніс жиму рідини: Розглянемо трубку струму, виб рав два перетину S1, S2 перпендикулярні напрям ню швидкостей.

За час ?t через перетин S проходить об’єм рідини V = . t. Якщо рідина нестислива, то через площу S1 за одиницю часу пройде такий же обсяг рідини, як і через S2, тоді S1 * ?1 = S2 * ?2 або S * ? = const — рівняння нерозривності.

Записи созданы 25534

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх