Cíle lekce: ujistit se, že existuje vztlaková síla, pochopit důvody jejího vzniku a odvodit pravidla pro její výpočet, přispět k vytvoření světonázorové představy o rozpoznatelnosti jevů a vlastností okolního světa.

Cíle lekce: Pracovat na formování dovedností analyzovat vlastnosti a jevy na základě znalostí, poukázat na hlavní důvod, který ovlivňuje výsledek. Rozvíjet komunikační dovednosti. Ve fázi předkládání hypotéz rozvíjejte ústní řeč. Prověřit míru samostatnosti studentova myšlení na aplikaci znalostí studenty v různých situacích.

Archimedes - vynikající vědec starověkého Řecka, se narodil v roce 287 před naším letopočtem. v přístavním a loďařském městě Syrakusy na ostrově Sicílie. Archimédes získal vynikající vzdělání od svého otce, astronoma a matematika Phidias, příbuzného syrakusského tyrana Hierona, který Archiméda sponzoroval. V mládí strávil několik let v největším kulturním centru v Alexandrii, kde navázal přátelské vztahy s astronomem Kononem a matematickým geografem Eratosthenem. To byl impuls k rozvoji jeho vynikajících schopností. Vrátil se na Sicílii jako zralý vědec. Proslavil se četnými vědeckými pracemi především z oblasti fyziky a geometrie.

Poslední roky svého života byl Archimedes v Syrakusách, obležených římským loďstvem a armádou. Byla to 2. punská válka. A velký vědec nešetří úsilím a organizuje technickou obranu svého rodného města. Postavil mnoho úžasných válečných strojů, které potopily nepřátelské lodě, rozbily je na kusy a zničily vojáky. Armáda obránců města však byla ve srovnání s obrovskou římskou armádou příliš malá. A v roce 212 př.n.l. Syrakusy byly obsazeny.

Archimédův génius byl obdivován Římany a římský velitel Marcellus nařídil zachránit mu život. Voják, který Archiméda od vidění neznal, ho ale zabil.

Jedním z jeho nejvýznamnějších objevů byl zákon, později nazývaný Archimédův zákon. Existuje legenda, že myšlenka tohoto zákona navštívila Archiméda, když se koupal, s výkřikem "Eureka!" vyskočil z vany a běžel nahý, aby zapsal vědeckou pravdu, která k němu přišla. Zbývá objasnit podstatu této pravdy, musíte se ujistit, že vztlaková síla existuje, pochopit důvody jejího vzniku a odvodit pravidla pro její výpočet.

Tlak v kapalině nebo plynu závisí na hloubce ponoření tělesa a vede ke vzniku vztlakové síly působící na těleso a směřující svisle nahoru.

Pokud je těleso spuštěno do kapaliny nebo plynu, pak působením vztlakové síly bude plout z hlubších vrstev do méně hlubokých. Odvodíme vzorec pro určení Archimedovy síly pro kvádr.

Tlak tekutiny na horní straně je

kde: h1 je výška sloupce kapaliny nad horní stěnou.

Síla tlaku na horní straně okraj je

F1 \u003d p1 * S \u003d š * g * h1 * S,

Kde: S je oblast horní plochy.

Tlak kapaliny na spodní straně je

kde: h2 je výška sloupce kapaliny nad spodní stranou.

Síla tlaku na spodní čelo je rovna

F2= p2*S = f*g*h2*S,

Kde: S je plocha spodní strany krychle.

Protože h2 > h1, pak p2 > p1 a F2 > F1.

Rozdíl mezi silami F2 a F1 je:

F2 - F1 = f*g*h2*S - f*g*h1*S = f*g*S* (h2 - h1).

Protože h2 - h1 \u003d V - objem těla nebo části těla ponořeného do kapaliny nebo plynu, pak F2 - F1 \u003d f * g * S * H ​​​​\u003d g * f * V

Součin hustoty a objemu je hmotnost kapaliny nebo plynu. Proto se rozdíl sil rovná hmotnosti tekutiny vytlačené tělesem:

F2 – F1= mzh*g \u003d Pzh \u003d Fvy.

Vztlaková síla je Archimedova síla, která určuje Archimedův zákon

Výslednice sil působících na boční plochy je nulová, proto není zahrnuta do výpočtů.

Na těleso ponořené do kapaliny nebo plynu tedy působí vztlaková síla rovna váze jí vytlačené kapaliny nebo plynu.

Archimédův zákon poprvé zmínil Archimédes ve svém pojednání O plovoucích tělesech. Archimédes napsal: "tělesa těžší než kapalina, ponořená do této kapaliny, budou klesat, dokud nedosáhnou samého dna, a v kapalině se stanou lehčími tíhou kapaliny v objemu rovném objemu ponořeného tělesa."

Zvažte, jak závisí Archimédova síla a zda závisí na hmotnosti tělesa, objemu tělesa, hustotě tělesa a hustotě kapaliny.

Na základě Archimedova silového vzorce závisí na hustotě kapaliny, ve které je těleso ponořeno, a na objemu tohoto tělesa. Nezáleží ale například na hustotě hmoty tělesa ponořeného do kapaliny, protože toto množství není ve výsledném vzorci zahrnuto.
Stanovme nyní hmotnost tělesa ponořeného do kapaliny (nebo plynu). Protože dvě síly působící na těleso v tomto případě směřují v opačných směrech (gravitace je dole a Archimedova síla je nahoře), pak bude hmotnost tělesa v kapalině menší než hmotnost tělesa ve vakuu vlivem Archimedovy síly:

P A \u003d m t g - m f g \u003d g (m t - m f)

Pokud je tedy těleso ponořeno do kapaliny (nebo plynu), ztrácí na své hmotnosti tolik, kolik váží jím vytlačená kapalina (nebo plyn).

Proto:

Archimédova síla závisí na hustotě kapaliny a objemu tělesa nebo jeho ponořené části a nezávisí na hustotě tělesa, jeho hmotnosti a objemu kapaliny.

Stanovení Archimedovy síly laboratorní metodou.

Vybavení: sklenice čisté vody, sklenice slané vody, válec, dynamometr.

Pokrok:

• určit váhu těla ve vzduchu;
• určit hmotnost tělesa v kapalině;
• zjistěte rozdíl mezi hmotností tělesa ve vzduchu a hmotností tělesa v kapalině.

4. Výsledky měření:

Uzavřete, jak závisí Archimédova síla na hustotě kapaliny.

Vztlaková síla působí na tělesa libovolného geometrického tvaru. V technice jsou nejrozšířenější tělesa válcová a kulová, tělesa s vyvinutým povrchem, dutá tělesa ve tvaru koule, pravoúhlého rovnoběžnostěnu, válce.

Gravitační síla působí na těžiště tělesa ponořeného v kapalině a směřuje kolmo k povrchu kapaliny.

Vztlaková síla působí na těleso ze strany kapaliny, směřuje svisle nahoru, působí na těžiště vytlačovaného objemu kapaliny. Těleso se pohybuje ve směru kolmém k povrchu kapaliny.

Pojďme zjistit podmínky pro plovoucí tělesa, která vycházejí z Archimedova zákona.

Chování tělesa v kapalině nebo plynu závisí na poměru mezi moduly gravitace F t a Archimédovou silou F A, které na toto těleso působí. Jsou možné následující tři případy:

• F t > F A - těleso klesá;
• F t \u003d F A - tělo plave v kapalině nebo plynu;
• F t< F A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Další formulace (kde Pt je hustota tělesa, Ps je hustota prostředí, ve kterém je ponořeno):

• P t > P s - těleso klesá;
• P t \u003d P s - tělo plave v kapalině nebo plynu;
• P t< P s - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Hustota organismů žijících ve vodě je téměř stejná jako hustota vody, takže nepotřebují silné kostry! Ryby regulují svou hloubku potápění změnou své průměrné tělesné hustoty. K tomu potřebují pouze změnit objem plaveckého měchýře stažením nebo uvolněním svalů.

Pokud těleso leží na dně v kapalině nebo plynu, pak je Archimédova síla nulová.

Archimédův princip se používá ve stavbě lodí a letectví.

Schéma plovoucího tělesa:

Čára působení tíhové síly tělesa G prochází těžištěm K (těžištěm výtlaku) vytlačovaného objemu kapaliny. V normální poloze plovoucího tělesa jsou těžiště tělesa T a střed posunutí K umístěny podél stejné vertikály, nazývané osa navigace.

Při rolování se střed posunutí K přesune do bodu K1 a gravitace tělesa a Archimedova síla FA tvoří dvojici sil, která má tendenci buď vrátit těleso do původní polohy, nebo zvětšit náklon.

V prvním případě má plovoucí těleso statickou stabilitu, ve druhém případě žádná stabilita není. Stabilita tělesa závisí na vzájemné poloze těžiště tělesa T a metacentra M (průsečík čáry působení Archimedovy síly při náklonu s osou navigace).

V roce 1783 vyrobili bratři Montgolfierové obrovskou papírovou kouli, pod kterou položili hrnek s hořícím alkoholem. Balón se naplnil horkým vzduchem a začal stoupat a dosáhl výšky 2000 metrů.

ARCHIMÉDŮV ZÁKON- zákon statiky kapalin a plynů, podle kterého na těleso ponořené v kapalině (nebo plynu) působí vztlaková síla, která se rovná hmotnosti kapaliny v objemu tělesa.

To, že na těleso ponořené do vody působí určitá síla, je každému dobře známo: těžká tělesa jakoby lehčí – například naše vlastní tělo, když se ponoříme do vany. Při plavání v řece nebo v moři můžete snadno zvedat a přemisťovat velmi těžké kameny po dně - takové, které nemůžeme zvednout na souši; stejný jev je pozorován, když je z nějakého důvodu vyplavena velryba na pobřeží - venku vodní prostředí zvíře se nemůže hýbat – jeho váha přesahuje možnosti jeho svalového aparátu. Světelná tělesa zároveň odolávají ponoření do vody: potopit kouli o velikosti malého melounu vyžaduje sílu i obratnost; s největší pravděpodobností nebude možné ponořit kouli o průměru půl metru. Je intuitivně jasné, že odpověď na otázku, proč se těleso vznáší (a jiné potápí), úzce souvisí s působením tekutiny na těleso v ní ponořené; nelze se spokojit s odpovědí, že lehká tělesa plavou a těžká tělesa se potápějí: ocelová deska se samozřejmě ponoří do vody, ale když z ní uděláte krabici, může plavat; zatímco její váha se nezměnila. K pochopení podstaty síly působící na ponořené těleso z kapaliny stačí uvažovat jednoduchý příklad (obr. 1).

Kostka s okrajem A ponořen do vody a voda i kostka jsou nehybné. Je známo, že tlak v těžké kapalině roste úměrně s hloubkou - je zřejmé, že vyšší sloupec kapaliny silněji tlačí na základnu. Mnohem méně zřejmé (nebo vůbec ne zřejmé), že tento tlak působí nejen dolů, ale i do stran a se stejnou intenzitou i nahoru – to je Pascalův zákon.

Uvažujeme-li síly působící na krychli (obr. 1), pak vzhledem ke zjevné symetrii síly působící na protilehlé boční plochy, rovné a opačně nasměrované - snaží se kostku stlačit, ale nemohou ovlivnit její rovnováhu ani pohyb. Na horní a spodní plochy působí síly. Nechat h je hloubka ponoření horní části obličeje, r je hustota kapaliny, G je gravitační zrychlení; pak je tlak na vrcholu

r· G · h = p 1

a na dně

r· G(h+a)=p 2

Tlaková síla se rovná tlaku násobenému plochou, tzn.

F 1 = p 1 · A\up122, F 2 = p 2 · A\up122 , kde A- hrana krychle,

a sílu F 1 směřuje dolů a síla F 2 - nahoru. Působení kapaliny na kostku se tak sníží na dvě síly - F 1 a F 2 a je určen jejich rozdílem, což je vztlaková síla:

F 2 – F 1 =r· G· ( h+a)A\up122- rgha· A 2 = pga 2

Síla je vztlaková, protože spodní plocha je samozřejmě umístěna níže než horní a síla směřující nahoru je větší než síla směřující dolů. Hodnota F 2 – F 1 = pga 3 se rovná objemu tělesa (krychle) A 3 vynásobené hmotností jednoho krychlového centimetru kapaliny (pokud vezmeme 1 cm jako jednotku délky). Jinými slovy, vztlaková síla, často označovaná jako Archimédova síla, se rovná váze tekutiny v objemu tělesa a směřuje vzhůru. Tento zákon zavedl starověký řecký vědec Archimedes, jeden z největších vědců na Zemi.

Zaujímá-li těleso libovolného tvaru (obr. 2) objem uvnitř kapaliny PROTI, pak je působení tekutiny na tělo zcela určeno tlakem rozloženým po povrchu těla a poznamenáváme, že tento tlak je zcela nezávislý na materiálu těla - („tekutina se nestará, na co má vyvíjet tlak“).

K určení výsledné tlakové síly na povrchu těla je nutné mentálně ubrat z objemu PROTI dané tělo a naplňte (mentálně) tento objem stejnou kapalinou. Na jedné straně je nádoba s kapalinou v klidu, na druhé straně uvnitř objemu PROTI- těleso sestávající z dané tekutiny a toto těleso je v rovnováze působením vlastní hmotnosti (těžká tekutina) a tlaku tekutiny na povrch objemu PROTI. Jelikož hmotnost kapaliny v objemu tělesa je pgV a je vyvážen výslednicí tlakových sil, pak se jeho hodnota rovná hmotnosti kapaliny v objemu PROTI, tj. pgV.

Po mentálním provedení obrácené substituce - umístění do svazku PROTI toto těleso a poznamenat, že tato výměna neovlivní rozložení tlakových sil na povrchu objemu PROTI, můžeme dojít k závěru: na těleso ponořené do těžké tekutiny v klidu působí síla směřující vzhůru (Archimedova síla), která se rovná váze tekutiny v objemu tohoto tělesa.

Podobně lze ukázat, že pokud je těleso částečně ponořeno do kapaliny, pak se Archimédova síla rovná hmotnosti kapaliny v objemu ponořené části tělesa. Pokud je v tomto případě Archimedova síla rovna hmotnosti, pak těleso plave na hladině kapaliny. Je zřejmé, že pokud je při úplném ponoření Archimédova síla menší než hmotnost těla, pak se potopí. Archimédes představil koncept „specifické hmotnosti“ G, tj. hmotnost na jednotku objemu látky: G = str; když to vezmeme za vodu G= 1 , tedy pevné těleso hmoty, ve kterém G> 1 se potopí a při G < 1 будет плавать на поверхности; при G= 1 těleso může plavat (viset) uvnitř tekutiny. Na závěr podotýkáme, že Archimédův zákon popisuje chování balónků ve vzduchu (v klidu při nízkých rychlostech).

Vladimír Kuzněcov

Důvodem vzniku Archimedovy síly je rozdíl v tlaku média v různých hloubkách. Archimédova síla proto vzniká pouze v přítomnosti gravitace. Na Měsíci to bude šestkrát a na Marsu - 2,5krát méně než na Zemi.

Ve stavu beztíže neexistuje žádná Archimedova síla. Pokud si představíme, že gravitace na Zemi náhle zmizela, pak všechny lodě v mořích, oceánech a řekách při sebemenším zatlačení půjdou do jakékoli hloubky. Ale povrchové napětí vody, které není závislé na gravitaci, je nenechá zvednout, takže nebudou moci vzlétnout, všichni se utopí.

Jak se projevuje Archimédova síla?

Velikost Archimedovy síly závisí na objemu ponořeného tělesa a hustotě prostředí, ve kterém se nachází. Jeho přesné moderní pohled: na těleso ponořené v kapalném nebo plynném prostředí v gravitačním poli působí vztlaková síla, která se přesně rovná hmotnosti tělesa vytlačeného, ​​tedy F = ρgV, kde F je Archimédova síla; ρ je hustota média; g je zrychlení volného pádu; V je objem kapaliny (plynu) vytlačený tělesem nebo jeho částí ponořenou.

Působí-li ve sladké vodě na každý litr objemu ponořeného tělesa vztlaková síla 1 kg (9,81 N), pak v mořskou vodou, jehož hustota je 1,025 kg * cu. dm na stejný litr objemu bude působit Archimédova síla 1 kg 25 g. Pro člověka průměrné postavy rozdíl v podpěrné síle moře a čerstvou vodu bude téměř 1,9 kg. Koupání v moři je proto jednodušší: představte si, že potřebujete přeplavat alespoň rybník bez proudu s dvoukilovou činkou na opasku.

Archimédova síla nezávisí na tvaru ponořeného tělesa. Vezměte železný válec, změřte jeho sílu z vody. Potom tento válec vyválíme na plát, ponoříme do vody naplocho a po hranách. Ve všech třech případech bude síla Archiméda stejná.

Na první pohled je to zvláštní, ale pokud je plech ponořen naplocho, pak je pokles tlakového rozdílu u tenkého plechu kompenzován zvětšením jeho plochy kolmo k vodní hladině. A při ponoření okrajem je naopak malá plocha okraje kompenzována větší výškou listu.

Pokud je voda velmi silně nasycena solemi, proč je její hustota vyšší než hustota Lidské tělo, pak se v něm neutopí ani člověk, který neumí plavat. Například v Mrtvém moři v Izraeli mohou turisté ležet na vodě celé hodiny bez pohybu. Je pravda, že po něm stále není možné chodit - oblast podpory se ukazuje jako malá, člověk padá do vody až po krk, dokud se hmotnost ponořené části těla nerovná hmotnosti vody, kterou vytlačil. Pokud však máte jistou dávku fantazie, můžete sečíst legendu o chůzi po vodě. Ale v petroleji, jehož hustota je pouze 0,815 kg * cu. dm, nebude schopen zůstat na hladině a velmi zkušený plavec.

Archimédova síla v dynamice

To, že lodě plují díky síle Archiméda, ví každý. Ale rybáři vědí, že Archimédova síla se dá využít i v dynamice. Pokud se chytila ​​velká a silná ryba (například tajmen), pak pomalé přitahování k síti (vytahování) není: přetrhne vlasec a odejde. Když odejde, musíte nejprve lehce zatáhnout. Ryba, která zároveň cítí háček, se ho snaží zbavit a vrhne se k rybáři. Poté musíte velmi silně a prudce zatáhnout, aby se vlasec nestihl zlomit.

Ve vodě tělo ryby téměř nic neváží, ale jeho hmota je zachována setrvačností. Při tomto způsobu lovu dá Archimédova síla rybě ocas a samotná kořist padne k nohám rybáře nebo do jeho člunu.

Archimédova síla ve vzduchu

Archimédova síla působí nejen v kapalinách, ale i v plynech. Díky ní létají balony a vzducholodě (zeppeliny). 1 cu. m vzduchu při normální podmínky(20 stupňů Celsia na hladině moře) váží 1,29 kg a 1 kg helia váží 0,21 kg. To znamená, že 1 krychlový metr naplněné skořepiny je schopen zvednout zátěž 1,08 kg. Pokud má plášť průměr 10 m, pak jeho objem bude 523 metrů krychlových. m. Když jsme to udělali z lehkého syntetického materiálu, získáme zvedací sílu asi půl tuny. Aeronauti nazývají Archimedovu sílu ve vzduchu plovoucí silou.

Pokud je vzduch z balónu odčerpáván, aniž by se nechal zmačkat, pak každý jeho kubický metr vytáhne všech 1,29 kg. Zvýšení vztlaku o více než 20 % je technicky velmi lákavé, ale helium je drahé a vodík je výbušný. Proto se čas od času rodí projekty vakuových vzducholodí. Ale materiály schopné odolat velkému (asi 1 kg na cm2) atmosférickému tlaku z vnějšku na plášť, moderní technologie ještě neumí vytvořit.

Vztlakovou sílu nebo Archimedovu sílu lze vypočítat. Obzvláště snadné je to provést u tělesa, jehož strany jsou obdélníky (pravoúhlý rovnoběžnostěn). Takový tvar má například bar.

Protože boční síly tlaku tekutiny lze ignorovat, protože se navzájem ruší (jejich výslednice je nulová), jsou uvažovány pouze tlakové síly vody působící na spodní a horní povrch. Pokud není těleso zcela ponořeno ve vodě, pak zde působí pouze síla tlaku vody zespodu. Ona je jediná, která vytváří vztlakovou sílu.

Tlak kapaliny v hloubce h je dán vztahem:

Tlaková síla je určena vzorcem:

Nahradíme-li tlak ve druhém vzorci pravou stranou rovnou tomu z prvního vzorce, dostaneme:

Jedná se o tlakovou sílu tekutiny působící na povrch tělesa v určité hloubce. Pokud těleso plave na hladině, pak tato síla bude vztlakovou silou (Archimédova síla). h zde je určeno výškou podvodní části těla. V tomto případě lze vzorec zapsat takto: F A = ​​​​ρghS. Zdůrazňujeme tedy, že mluvíme o síle Archiméda.

Součin výšky (h) ponořené části obdélníkové tyče a plochy její základny (S) je objem (V) ponořené části tohoto tělesa. Abychom našli objem rovnoběžnostěnu, je nutné vynásobit jeho šířku (a), délku (b) a výšku (h). Součin šířky a délky je plocha základny (S). Ve vzorci tedy můžeme nahradit součin hS za V:

Nyní věnujme pozornost tomu, že ρ je hustota kapaliny a V je objem ponořeného tělesa (nebo části tělesa). Ale konec konců těleso, které se ponoří do kapaliny, z něj vytlačí objem kapaliny rovný ponořenému tělesu. To znamená, že pokud je těleso o objemu 10 cm 3 ponořeno do vody, vytlačí 10 cm 3 vody. Tento objem vody samozřejmě s největší pravděpodobností nevyskočí z nádoby a bude nahrazen objemem těla. Jen hladina vody v nádrži stoupne o 10 cm 3.

Proto ve vzorci F A = ​​​​ρgV nemůžeme mít na mysli objem ponořeného tělesa, ale objem vody vytlačené tělesem.

Připomeňme, že součin hustoty (ρ) a objemu (V) je hmotnost tělesa (m):

V tomto případě lze vzorec, který určuje vztlakovou sílu, napsat takto:

Ale vždyť součin hmotnosti tělesa (m) a zrychlení volného pádu (g) ​​je hmotnost (P) tohoto tělesa. Potom se získá následující rovnost:

Tím pádem, Archimédova síla (neboli vztlaková síla) se rovná v absolutní hodnotě (číselné hodnotě) hmotnosti kapaliny v objemu rovném objemu tělesa v ní ponořeného (nebo jeho ponořené části). Tak to je Archimedův zákon.

Pokud je těleso ve tvaru tyče zcela ponořeno do vody, pak je vztlaková síla pro něj určena rozdílem mezi tlakovou silou vody shora a tlakovou silou zdola. Shora síla rovna

F top = ρgh top S,

F dno = ρgh dno S,

Pak můžeme psát

F A = ​​​​ρgh dole S – ρgh nahoře S = ρgS(h dole - h nahoře)

h top je vzdálenost od vodního okraje k hornímu povrchu tělesa a h bottom je vzdálenost od vodního okraje ke spodnímu povrchu tělesa. Jejich rozdíl je ve výšce těla. Proto,

F A = ​​​​ρghS, kde h je výška těla.

Dopadlo to stejně jako u částečně ponořeného těla, i když tam h je výška části těla, která je pod vodou. V tom případě již bylo prokázáno, že F A = ​​​​P. Zde platí totéž: vztlaková síla působící na těleso je v absolutní hodnotě rovna hmotnosti jím vytlačené kapaliny, která je objemově rovna ponořenému tělesu.

Upozorňujeme, že hmotnost tělesa a hmotnost kapaliny o stejných objemech se nejčastěji liší, protože těleso a kapalina mají nejčastěji různé hustoty. Nelze tedy říci, že by se vztlaková síla rovnala hmotnosti tělesa. Rovná se hmotnosti kapaliny, objem je roven tělesu. Navíc je závaží modulo, protože vztlaková síla směřuje nahoru a závaží dolů.

Některá těla se ve vodě nepotopí. Pokud se je pokusíte přesunout silou do vodního sloupce, stejně vyplavou na hladinu. Jiná těla se ponoří do vody, ale nějak se stanou lehčími.

Na tělesa ve vzduchu působí gravitace. Nikam nechodí do vody a zůstává stejná. Ale pokud se zdá, že hmotnost tělesa klesá, pak nějaká jiná síla působí proti gravitační síle, to znamená, že působí v opačném směru. Tento vztlaková síla nebo Archimedova síla (síla Archiméda).

Vztlaková síla se vyskytuje v jakémkoli kapalném nebo plynném médiu. V plynech je to však mnohem méně než v kapalinách, protože jejich hustota je mnohem nižší. Proto se při řešení řady problémů nebere v úvahu vztlaková síla plynů.

Co vytváří vztlakovou sílu? Ve vodě je tlak, který vytváří sílu tlaku vody. Právě tato tlaková síla vody vytváří vztlakovou sílu. Když je těleso ponořeno do vody, působí na něj tlakové síly vody ze všech stran, kolmo k povrchům tělesa. Výslednice všech těchto tlakových sil vody vytváří vztlakovou sílu pro určité tělo.

Výsledná síla tlaku vody směřuje nahoru. Proč? Jak víte, tlak vody se zvyšuje s hloubkou. Síla tlaku vody tedy bude působit na spodní povrch tělesa o velikosti větší než síla působící na horní povrch (pokud je těleso zcela ponořeno ve vodě).

Protože síly směřují kolmo k povrchu, ty, které působí zdola, směřují nahoru a ty, které působí shora, směřují dolů. Ale síla působící zdola je větší v absolutní hodnotě (v číselné hodnotě). Proto výsledná síla tlaku vody směřuje nahoru a vytváří tak vztlakovou sílu vody.

Tlakové síly působící po stranách těla se většinou vzájemně vyrovnávají. Například ten, který působí vpravo, je vyvážen tím, který působí vlevo. Proto mohou být tyto síly při výpočtu vztlakové síly ignorovány.

Když však těleso plave na hladině, působí na něj pouze síla tlaku vody zespodu. Není zde tlak vody shora. V tomto případě je hmotnost tělesa na hladině vody menší než vztlaková síla. Proto není tělo ponořeno do vody.

Pokud se těleso potopí, tedy klesne ke dnu, pak to znamená, že jeho hmotnost je větší než vztlaková síla.

Když je těleso zcela ponořeno ve vodě, zvyšuje se vztlaková síla v závislosti na tom, jak hluboko je těleso ponořeno? Ne, nezvyšuje se. Spolu s rostoucí silou tlaku na spodní povrch totiž roste i síla tlaku na horní. Rozdíl mezi horním a dolním tlakem je vždy dán výškou postavy. Výška těla se s hloubkou nemění.

Vztlaková síla působící na určité tělo v určité kapalině závisí na hustotě kapaliny a objemu tělesa. V tomto případě objem těla, když je ponořen do kapaliny, vytlačí stejný objem vody. Můžeme tedy říci, že vztlaková síla určité kapaliny závisí na její hustotě a jejím objemu vytlačeném tělesem.