Prawo Archimedesa

Cześć Wam i dzisiaj opowiemy sobie, w jaki sposób statki i łódki utrzymują się na powierzchni wody czyli o

prawie Archimedesa.

Do wytłumaczenia prostej zasady będzie potrzebny prosty przykład:
prawoarchimedesa1 1024x253 - Prawo Archimedesa
Na powyższym szkicu mamy kadłub łodzi zanurzony w wodzie w taki sposób, że poniżej linii wody znajduje się objętość V kadłuba. Znamy gęstość wody:

ρ = 1000kg/m³

oraz przyspieszenie ziemskie:

g = 9,81N/kg

Zadanie polega na obliczeniu siły utrzymującej łódź na wodzie czyli

OBLICZ SIŁĘ WYPORU

Tutaj drobne wyjaśnienie:

Siła wyporu

to jest taka siła, która jest przeciwna do ciężaru przedmiotu zanurzonego w cieczy – jeżeli siła wyporu NIE JEST mniejsza od ciężaru , to przedmiot nie utonie, tylko pozostanie na powierzchni (innymi słowami pewna jego część będzie zanurzona w cieczy)

Żeby to zrobić to musimy odwołać się do

PRAWA ARCHIMEDESA

które mówi, że (najprostszym językiem jak się tylko uda):

NA PRZEDMIOT ZANURZONY W CIECZY DZIAŁA SIŁA WYPORU O WARTOŚCI RÓWNEJ CIĘŻAROWI WYPARTEJ CIECZY

Jeżeli mówimy o ilości wypartej cieczy, to oczywiście chodzi, o objętość kadłuba znajdującą się PONIŻEJ linii wody. Prawo Archimedesa można wyrazić jednym prostym wzorem:

Fw = ρ * V * g

gdzie:
Fw – siła wyporu
ρ – gęstość cieczy
V – objętość przedmiotu zanurzona w cieczy
g = 9,81N/kg – przyspieszenie ziemskie

Patrząc na powyższy wzór wytłumaczymy go w sposób prosty, żeby nie pozostał suchym naukowym wzorem:
Pierwsze dwa czynniki (iloczyn gęstości cieczy i objętości przedmiotu w nim zanurzonego) oznaczają masę wypartej cieczy.

Dalej już jest z górki, ponieważ mnożąc masę przez przyspieszenie ziemskie zawsze dostaniemy siłę – warto przypomnieć II zasadę dynamiki Newtona.

Dynamika – druga zasada Newtona – podstawy

prawoarchimedesa3 1024x509 - Prawo Archimedesa

Jeszcze bardziej obrazowo:
Patrzymy na nasza łódkę i w pewnej chwili ktoś ją DODATKOWO obciąża. Każdy wie , że łódź zanurzy się trochę bardziej, czyli wzrośnie jej objętość zanurzona w wodzie. Gęstość wody i przyspieszenie ziemskie pozostanie stałe, ale zwiększy się siła wyporu (bo cały iloczyn będzie większy) niwelując większe obciążenie łodzi.

Prawda że łatwe?

Jak już wszystko stało się jasne i proste to na poniższym zdjęciu mamy kolejny wynalazek (ten jest z XV wieku) wykorzystujący prawo Archimedesa.

prawoarchimedesa2 - Prawo Archimedesa

Jest to most pontonowy wynaleziony przez Leonardo da Vinci. Tutaj podobnie ciężar na przykład ludzi przechodzących przez most (i również ciężar całego mostu) jest niwelowany przez sumę sił wyporu działającą na wszystkie pontony podtrzymujące ten cały wynalazek.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *