Формула сили виштовхування в фізиці

На поверхню тіла, яке знаходиться в рідині або газі діють сили тиску. Відомо, що тиск збільшується зі збільшенням глибини занурення. Значить, що сили тиску, які діють на нижню частину тіла і спрямовані вгору більше по модулю, ніж сили, які діють на верхню частину тіла і спрямовані вниз.

Визначення і формула сили виштовхування

Рівнодіючу сил тиску на тіло, яке занурено в рідину або газ називають виштовхує силою. Виштовхуюча сила може бути більше, ніж сила тяжіння, яка діє на тіло. Сили виштовхування з'являються і в тому випадку, якщо тіло знаходиться в рідині або газі частково.

Якщо тіло, що знаходиться в рідині залишити в спокої, то воно тоне, знаходиться в рівновазі або спливає на поверхню. Це залежить від співвідношення сили тяжіння і сили, що виштовхує (FA), що діють на тіло. У першому випадку (тіло тоне) mg> FA. Якщо mg = FA. то тіло знаходиться в рівновазі. При mg 2 - прискорення вільного падіння, V - об'єм тіла (його частини), яке знаходиться в рідини (газі). Сила Архімеда прикладена до центру тяжіння обсягу частини тіла, яка знаходиться в рідини (газі).

Закон Архімеда можна застосовувати для обчислення щільності однорідного тіла неправильної форми. При цьому тіло зважують два рази: один раз в повітрі, другий раз, зануривши тіло в рідину, щільність якої відома.

Основною одиницею виміру сили Архімеда, як і будь-якої сили в системі СІ є: [FA] = Н

Приклади розв'язання задач

Завдання. Яка сила виштовхування, яка діє на куб, занурений в систему рідин. Посудина наповнений водою, поверх води налитий гас. Кордон розділу рідин проходить посередині грані куба. Щільність води вважайте рівною 1 = 10 3 кг / м 3. щільність гасу дорівнює 2 = 0,81 • 10 3 кг / м 3. Сторона куба дорівнює a = 0,1 м.

Рішення. Зробимо малюнок.

Сила виштовхування, яка діє з боку води, на половину куба дорівнює:

Сила виштовхування, яка діє з боку гасу, на половину куба дорівнює:

Обидві сили спрямовані вгору. Додаються вони до різних точок (центрам мас обсягів тіл, занурених у відповідні рідини), при підсумовуванні вектори можна перенести в одну точку паралельно самим собі. Отримаємо, результуюча сила виштовхування дорівнює:

Підставами компоненти сили (1.2), (1.3) в вираз (1.1), маємо:

Завдання. Яка щільність каменю, якщо його вага в повітрі 3,2 Н, а вага в воді 1,8 Н.

Рішення. Вага каменю в повітрі:

де - щільність каменю, V - об'єм каменю. Зважуючи камінь у воді, отримуємо вага каменю в рідини, що дорівнює:

де FA - сила виштовхування (сила Архімеда). Відповідно до закону Архімеда:

де H2 O - щільність води. Підставами замість Vвираженіе (2.1), маємо:

Підставами в рівняння (2.2) формулу (2.4), отримуємо:

Щільність води будемо вважати рівною H2 O = 10 3 кг / м 3. Можна провести обчислення:

Відповідь. Щільність каменю кг / м 3