Перейти к содержимому
Блог сайта Физя.рф
Блог сайта Физя.рф

Урок 43. Плавание тел

Когда тело находится в воде, на него действует сила Архимеда и сила тяжести.

 

 

Сила тяжести равна произведению массы тела и ускорения свободного падения. Массу можно представить как плотность ρ тела, умноженную на объём V тела, тогда получим Fтяж = ρt· Vt·g.

Сила Архимеда равна произведению плотности жидкости, ускорению свободного падения и объёма погружённой части тела.

Рассмотрим 3 ситуации: когда тело тонет, когда оно плавает в толще воды и когда оно всплывает на поверхность.

Если тело тонет, значит сила тяжести больше силы Архимеда.

 

 

Подставим в неравенство значения сил, указанных в формулах.

Тело погружено целиком, поэтому объём тела равен объёму погружённой части тела. Значит произведения g·V взаимно сократятся, и в уравнении останется только плотность тела и плотность жидкости.

Получается, когда плотность тела больше плотности жидкости, оно тонет.

Перейдём к случаю, когда тело плавает в толще воды.

 

 

Оно остаётся в покое, значит сила тяжести и сила Архимеда компенсируют друг друга. Следовательно они равны. Снова подставим формулы в равенство. Поскольку погружённое тело полностью находится в воде, то, как и в случае с тонущем телом, весь его объём и объём его погружённой части совпадают. Значит сокращаем эти множители и получаем равенство между плотностью тела и плотностью жидкости.

То есть, когда плотность тела равна плотности жидкости, оно плавает в толще воды.

Теперь рассмотрим случай, когда тело всплывает на поверхность.

 

 

Это происходит, если сила Архимеда окажется больше силы тяжести.

Снова подставим значения из формул. Снова сократим множители V и g, и получим неравенство, состоящее лишь из плотностей.

Получается, если плотность тела меньше плотности жидкости, то оно всплывает.

При этом всплывать оно будет, пока сила Архимеда не сравняется с силой тяжести.

 

 

Дело в том, что когда часть тела оказывается над поверхностью воды, объём погружённой части тела становится меньше. Из-за уменьшения объёма погруженной части тела, уменьшается и сила Архимеда. Сила тяжести при этом уменьшиться не может.

Получается, чем большая часть тела высовывается из воды, тем меньше погружённый объём и соответственно сила Архимеда; и всплывать тело будет пока сила Архимеда не станет равна силе тяжести.

В итоге, условие равновесия следующее: cила тяжести равна силе Архимеда.

Подставим значения из формул. В этом случае объём тела и объём погруженной части тела разные, поэтому сокращаются только g.

Остаётся только плотность тела, умноженная на его объём равно плотности жидкости, умноженной на объём погружённой части тела.

Отсюда объём погружённой части тела, делённый на объём тела, равен плотности тела, делённой на плотность жидкости.

Это условие выполняется, когда тело плавает на поверхности жидкости.

Формулируется оно следующим образом: объём погруженной части тела во столько раз меньше объёма самого тела, во сколько раз плотность тела меньше плотности жидкости, на поверхности которой тело плавает.

 

 

  • I. Введение в физику
    • Урок 1 . Физика – наука о природе
    • Урок 2. Научные методы изучения природы
    • Урок 3. Физические величины и единицы их измерения
    • Урок 4. Измерение физических величин. Цена деления шкалы измерительного прибора. Нониус
    • Урок 5. Вычисление и измерение площади фигур
    • Урок 6. Вычисление и измерение объемов тел
    • Урок 7. Точность измерений
    • Урок 8. Преобразование единиц измерения физических величин
    • Урок 9. Мега-, макро- и микромир
  • II. Строение вещества
    • Урок 10. Атомы и молекулы
    • Урок 11. Броуновское движение. Диффузия
    • Урок 12. Взаимодействие молекул. Смачивание и несмачивание
    • Урок 13. Агрегатные состояния вещества
  • III. Взаимодействие тел
    • Урок 14. Механическое движение. Скорость
    • Урок 15. Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения
    • Урок 16. Координаты тела. График движения. График скорости
    • Урок 17. Инерция. Взаимодействие тел. Инертность
    • Урок 18. Масса тела. Единицы массы
    • Урок 19. Измерение массы тела на весах
    • Урок 20. Плотность. Единицы плотности
    • Урок 21. Сила. Единицы силы. Изображение сил
    • Урок 22. Сила тяжести
    • Урок 23. Сила упругости. Закон Гука
    • Урок 24. Измерение сил. Динамометр
    • Урок 25. Вес тела
    • Урок 26. Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая
    • Урок 27. Сила трения. Коэффициент трения
    • Урок 28. Трение качения. Трение в жидкостях и газах
  • IV. Давление
    • Урок 29. Давление. Единицы давления
    • Урок 30. Методы увеличения и уменьшения давления
    • Урок 31. Давление газа
    • Урок 32. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля
    • Урок 33. Давление в жидкости и газе
    • Урок 34. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда
    • Урок 35. Сообщающиеся сосуды
    • Урок 36. Атмосферное давление
    • Урок 37. Барометр-анероид
    • Урок 38. Атмосферное давление на разных высотах
    • Урок 39. Манометры
    • Урок 40. Жидкостный поршневой насос
    • Урок 41. Гидравлический пресс
    • Урок 42. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Закон Архимеда
    • Урок 43. Плавание тел
    • Урок 44. Плавание судов
    • Урок 45. Воздухоплавание
  • V. Работа. Мощность. Энергия
    • Урок 46. Механическая работа
    • Урок 47. Мощность
    • Урок 48. Простые механизмы. Рычаг
    • Урок 49. Момент силы
    • Урок 50. Блоки
    • Урок 51. Золотое правило механики
    • Урок 52. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма
    • Урок 53. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращения энергии
© 2025 Блог сайта Физя.рф