14. Решение задач на расчёт выталкивающей силы

Введение

Рассмотрим несколько примеров на расчет параметров выталкивающей силы.

Задача 1

Сколько весит в воде камень массойи объемом?

Решение

Плотность воды – это данные из таблицы. Нам необходимо найти вес тела в жидкости, то есть в водеИтак, для того чтобы рассчитать силу Архимеда, необходимо из веса тела в воздухевычесть вес тела в жидкости:

Преобразуем это выражение и получим:

То есть для того, чтобы найти вес тела в жидкости, нужно из веса тела в воздухе вычесть силу Архимеда. Вес тела в воздухе рассчитывается по формуле:

Сила Архимеда рассчитывается по формуле:

Тогда искомая величина будет иметь вид:

Для того чтобы рассчитать силу Архимеда, необходимо перемножить плотность жидкости (воды), ускорение свободного падения и объем тела. Проведем анализ размерности (вес тела в жидкости должен измеряться в ньютонах):

Масса измеряется, ускорение свободного падения , плотность, объемВес тела, как и должен, измеряется в ньютонах. Теперь можно приступить к расчетам. Подставим расчетные данные в формулу:

Получаем, что вес тела в жидкости равен 3000 Н, или 3 кН.

Ответ: 

Задача 2

Каково значение силы Архимеда, действующей на полностью погруженный в воду медный брусок массой?

Решение

Переведем значения величин в СИ:

Плотность жидкости известна, плотность меди также можно взять из таблицы, ускорение свободного падения . Необходимо рассчитать значение силы Архимеда.

Формула, по которой рассчитывается сила Архимеда, имеет вид:

Где– ускорение свободного падения,– объем тела, погруженного в жидкость. Как раз объем медного бруска нам пока и неизвестен. Но вспомним формулу, которая связывает объем, массу и плотность:

Тогда для медного бруска:

Подставим это выражение в формулу для силы Архимеда, мы получим:

Проведем анализ размерности:

Сила Архимеда измеряется в ньютонах, значит, мы сделали все правильно. Далее проведем численные расчеты и получим:

Ответ:

Сегодня мы рассмотрели лишь два случая, позволяющих нам рассчитывать разные параметры, связанные с силой Архимеда. Для того чтобы разобраться со всеми нюансами этих понятий, вам нужно решить гораздо больше задач, и это будет ваше домашнее задание.

Список литературы

1. Соколович Ю. А., Богданова Г. С. Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.

2. Божинова Ф. Я., Кирюхин М. М., Кирюхина О. О. Физика 7 кл: учебник – Х.: Издательство «Ранок», 2007. – 192 с. 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Класс!ная физика для любознательных» (Источник)

2. Интернет-портал «files.school-collection.edu.ru» (Источник)

Домашнее задание

1. Запишите формулу для определения силы Архимеда.

2. Напишите формулу, которая связывает массу, объем и плотность.

3. Решите задачу: вычислите выталкивающую силу, действующую на кусок гранита, который при полном погружении в воду вытесняет ее часть. Объем вытесненной воды равен

4. Как будут располагаться несмешивающиеся жидкости (вода, керосин и ртуть) в одном сосуде? Ответ объясните.