Зако́н Архиме́да — один из законов статики жидкостей (гидростатики) и газов (аэростатики): на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется архимедовой или гидростатической подъёмной силой[1][2].
Почему корабли не тонут?
Корабль сделан из металла, плотность которого больше плотности воды. И, по идее, он должен тонуть. Но дело в том, что корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Если корабль получит пробоину, то пространство внутри заполнится водой — следовательно, общая плотность корабля увеличится. Судно утонет.
В подводных лодках есть специальные резервуары, которые заполняют водой или сжатым воздухом. Если нужно уйти на глубину — водой, если подняться — сжатым воздухом. Рыбы используют такой же принцип в плавательном пузыре — наполняют его воздухом, чтобы подняться наверх.
Человеку, чтобы не утонуть, тоже достаточно набрать в легкие воздух и не двигаться — вода будет выталкивать тело на поверхность. Именно поэтому важно не тратить силы и кислород в легких на панику и борьбу, а расслабиться и позволить физическим законам сделать все за нас.
Формула архимедовой силы для жидкости:
FАрх = ρжgVпогр
ρж — плотность жидкости[кг/м3]
Vпогр — объем погруженной части тела [м3]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с 2.
Объяснение:
Задача 1
V₀ = 36 км/ч = 10 м/м
V = 0
S = 62,5 см = 0,625 м
_________________________
n - ?
Из формулы:
S = (V²-V₀²) / (2·a)
Ускорение:
a = (V²-V₀²) / (2·S) = (0² - 10²)/(2·0,625) = - 80 м/с²
Ускорение отрицательное, поскольку происходило торможение.
Перегрузка (по модулю):
n = a / g = 80 / 10 = 8
Восьмикратная перегрузка.
Задача 2
m = 1,6 кг
k = 400 Н/м
μ = 0,3
___________
Δx - ?
Составим уравнение:
k·Δx = μ·m·g
Δx = μ·m·g / k = 0,3·1,6·10/40 = 0,12 м или 12 см
Задача 3
M = 150 г = 0,15 кг
d₁ = d/4
_____________
Mлин - ?
Сделаем чертеж.
Разделим линейку на 8 единичных частей.
Пусть масса 1 части равна m.
Составим условие равновесия:
F₁·L₁ = F₂·L₂+P·L
(6·m·g)·3 = (2·m·g)·1 + Mg·2
18m = 2·m + 0,150·2/g
16m = 3/10
m=3/160
Но масса всей линейки в 8 раз больше:
Mлинейки = 8·3/160 = 0,15 кг
