Darsning maqsadlari: suzuvchi kuch mavjudligiga ishonch hosil qilish, uning paydo bo'lish sabablarini tushunish va uni hisoblash qoidalarini ishlab chiqish, hodisalar va xususiyatlarning idrok etilishi haqidagi dunyoqarash g'oyasini shakllantirishga hissa qo'shish. atrofdagi dunyo.

Darsning maqsadi: Xususiyat va hodisalarni bilimlar asosida tahlil qilish, natijaga ta’sir etuvchi asosiy sababni ajratib ko‘rsatish ko‘nikmalarini shakllantirish ustida ishlash. Muloqot ko'nikmalarini rivojlantirish. Gipotezalarni ilgari surish bosqichida og'zaki nutqni rivojlantiring. Talabalar tomonidan bilimlarni turli vaziyatlarda qo'llash bo'yicha o'quvchi tafakkurining mustaqillik darajasini tekshirish.

Arximed - qadimgi Yunonistonning taniqli olimi, miloddan avvalgi 287 yilda tug'ilgan. Sitsiliya orolidagi Sirakuza port va kemasozlik shahrida. Arximed o'zining otasi, Arximedga homiylik qilgan sirakuzalik zolim Hieronning qarindoshi, astronom va matematik Phidiasdan mukammal ta'lim oldi. Yoshligida u bir necha yilni Iskandariyadagi eng yirik madaniy markazda o'tkazdi va u erda astronom Konon va matematik geograf Eratosthenes bilan do'stona munosabatlarni rivojlantirdi. Bu uning ajoyib qobiliyatlarini rivojlantirishga turtki bo'ldi. U etuk olim sifatida Sitsiliyaga qaytdi. U, asosan, fizika va geometriya sohasidagi ko'plab ilmiy ishlari bilan mashhur bo'ldi.

Umrining so'nggi yillarida Arximed Rim floti va armiyasi tomonidan qamal qilingan Sirakuzada edi. Bu 2-Pun urushi edi. Buyuk olim esa bor kuchini ayamay, ona shahrining muhandislik mudofaasini tashkil qiladi. U ko'plab ajoyib jangovar mashinalarni qurdi, ular dushman kemalarini cho'ktirdi, ularni parchalab tashladi va askarlarni yo'q qildi. Biroq, shahar himoyachilari qo'shini ulkan Rim armiyasiga nisbatan juda kichik edi. Va miloddan avvalgi 212 yilda. Sirakuza olingan.

Rimliklar Arximed dahosiga qoyil qolishgan va Rim qo'mondoni Marselus uning hayotini saqlab qolishni buyurgan. Ammo Arximedni ko‘rib-bilmagan askar uni o‘ldirdi.

Uning eng muhim kashfiyotlaridan biri keyinchalik Arximed qonuni deb ataladigan qonun edi. Afsonaga ko'ra, bu qonun g'oyasi Arximedga cho'milayotganda "Evrika!" u hammomdan sakrab tushdi va o'ziga kelgan ilmiy haqiqatni yozish uchun yalang'och yugurdi. Ushbu haqiqatning mohiyatini aniqlashtirish kerak, siz suyanma kuchi mavjudligiga ishonch hosil qilishingiz, uning paydo bo'lish sabablarini tushunishingiz va uni hisoblash qoidalarini olishingiz kerak.

Suyuqlik yoki gazdagi bosim tananing suvga cho'mish chuqurligiga bog'liq va tanaga ta'sir qiluvchi va vertikal yuqoriga yo'naltirilgan suzuvchi kuchning paydo bo'lishiga olib keladi.

Agar tana suyuqlik yoki gazga tushirilsa, u holda suzuvchi kuch ta'sirida u chuqurroq qatlamlardan chuqurroq qatlamlarga suzib boradi. Arximed kuchini aniqlash uchun formulani olamiz kubsimon.

Yuqori yuzdagi suyuqlik bosimi

bu erda: h1 - suyuqlik ustunining yuqori yuzidagi balandligi.

Yuqoridagi bosim kuchi chekkasi

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

Bu erda: S - yuqori yuzning maydoni.

Pastki yuzidagi suyuqlik bosimi

bu yerda: h2 - suyuqlik ustunining pastki yuzi ustidagi balandligi.

Pastki yuzga bosim kuchi teng

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

Bu erda: S - kubning pastki yuzining maydoni.

h2 > h1 ekan, keyin p2 > p1 va F2 > F1.

F2 va F1 kuchlari orasidagi farq:

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

h2 - h1 \u003d V - suyuqlik yoki gazga botirilgan tananing yoki tananing bir qismining hajmi, keyin F2 - F1 \u003d f * g * S * H ​​\u003d g * f * V

Zichlik va hajm mahsuloti suyuqlik yoki gazning massasidir. Shunday qilib, kuchlar farqi tana tomonidan almashtirilgan suyuqlikning og'irligiga teng:

F2 – F1= mzh*g \u003d Pzh \u003d Fvy.

Suzuvchi kuch Arximed qonunini belgilaydigan Arximed kuchidir

Yon tomonlarga ta'sir qiluvchi kuchlarning natijasi nolga teng, shuning uchun u hisob-kitoblarga kiritilmagan.

Shunday qilib, suyuqlik yoki gazga botirilgan jismga u bilan almashtirilgan suyuqlik yoki gazning og'irligiga teng bo'lgan suzuvchi kuch ta'sir qiladi.

Arximed qonunini birinchi marta Arximed o'zining "Suzuvchi jismlar to'g'risida" risolasida eslatib o'tgan. Arximed shunday deb yozgan edi: "Ushbu suyuqlikka botgan suyuqlikdan og'irroq jismlar eng tubiga yetguncha cho'kadi va suyuqlikda ular suvga botgan jismning hajmiga teng hajmdagi suyuqlikning og'irligi bilan engilroq bo'ladi. "

Arximed kuchi qanday bog'liqligini va u tananing og'irligiga, tananing hajmiga, tananing zichligiga va suyuqlikning zichligiga bog'liqligini ko'rib chiqing.

Arximed kuch formulasiga asoslanib, u tanaga botgan suyuqlikning zichligiga va bu tananing hajmiga bog'liq. Ammo bu, masalan, suyuqlikka botgan tananing moddasining zichligiga bog'liq emas, chunki bu miqdor hosil bo'lgan formulaga kiritilmagan.
Keling, suyuqlikka (yoki gazga) botirilgan tananing og'irligini aniqlaylik. Bu holda jismga ta'sir etuvchi ikkita kuch qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilganligi sababli (tortishish kuchi pastga, arximed kuchi esa yuqori), u holda suyuqlikdagi tananing og'irligi vakuumdagi tananing og'irligidan kamroq bo'ladi. Arximed kuchi:

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

Shunday qilib, agar jism suyuqlikka (yoki gazga) botirilsa, u holda u o'z og'irligini u bilan almashtirilgan suyuqlik (yoki gaz) og'irligicha yo'qotadi.

Demak:

Arximed kuchi suyuqlikning zichligiga va tananing yoki uning suvga botgan qismining hajmiga bog'liq va tananing zichligiga, uning og'irligiga va suyuqlik hajmiga bog'liq emas.

Arximed kuchini laboratoriya usulida aniqlash.

Uskunalar: bir stakan toza suv, bir stakan sho'r suv, silindr, dinamometr.

Jarayon:

• tananing havodagi og'irligini aniqlash;
• suyuqlikdagi tananing og'irligini aniqlash;
• jismning havodagi og'irligi bilan suyuqlikdagi og'irligi o'rtasidagi farqni toping.

4. O‘lchov natijalari:

Arximed kuchi suyuqlikning zichligiga qanday bog'liqligini xulosa qiling.

Suzuvchi kuch har qanday geometrik shakldagi jismlarga ta'sir qiladi. Texnologiyada eng keng tarqalgan jismlar silindrsimon va sharsimon, rivojlangan yuzasiga ega bo'lgan jismlar, shar shaklidagi ichi bo'sh jismlar, to'rtburchaklar parallelepiped, silindr.

Og'irlik kuchi suyuqlikka botgan jismning massa markaziga ta'sir qiladi va suyuqlik yuzasiga perpendikulyar yo'naltiriladi.

Yuk ko'taruvchi kuch suyuqlik tomondan tanaga ta'sir qiladi, vertikal yuqoriga yo'naltiriladi, suyuqlikning ko'chirilgan hajmining og'irlik markaziga qo'llaniladi. Tana suyuqlik yuzasiga perpendikulyar yo'nalishda harakat qiladi.

Keling, Arximed qonuniga asoslangan suzuvchi jismlarning shartlarini bilib olaylik.

Jismning suyuqlik yoki gazdagi xatti-harakati tortishish modullari F t va bu jismga ta'sir qiluvchi F A Arximed kuchi o'rtasidagi nisbatga bog'liq. Quyidagi uchta holat mumkin:

• F t > F A - tana cho'kadi;
• F t \u003d F A - tana suyuqlik yoki gazda suzadi;
• F t< F A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Boshqa formula (bu erda P t - tananing zichligi, P s - u botiriladigan muhitning zichligi):

• P t > P s - tana cho'kadi;
• P t \u003d P s - tana suyuqlik yoki gazda suzadi;
• P t< P s - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Suvda yashovchi organizmlarning zichligi suvning zichligi bilan deyarli bir xil, shuning uchun ular kuchli skeletlarga muhtoj emas! Baliqlar o'rtacha tana zichligini o'zgartirish orqali sho'ng'in chuqurligini tartibga soladi. Buning uchun ular faqat mushaklarni qisqartirish yoki bo'shashtirish orqali suzish pufagining hajmini o'zgartirishi kerak.

Agar tana suyuqlik yoki gazning pastki qismida yotsa, Arximed kuchi nolga teng.

Arximed printsipi kemasozlik va aeronavtikada qo'llaniladi.

Suzuvchi jism diagrammasi:

Jismning og'irlik kuchining ta'sir chizig'i G suyuqlikning ko'chirilgan hajmining og'irlik markazi K (o'zgarish markazi) orqali o'tadi. Suzuvchi jismning normal holatida jismning og'irlik markazi T va siljish markazi K bir xil vertikal bo'ylab joylashgan bo'lib, u navigatsiya o'qi deb ataladi.

Dumalaganda K siljish markazi K1 nuqtaga siljiydi va jismning og'irlik kuchi va FA arximed kuchi tanani dastlabki holatiga qaytarishga yoki rulonni oshirishga intiluvchi kuchlar juftligini hosil qiladi.

Birinchi holda, suzuvchi jism statik barqarorlikka ega, ikkinchi holda, barqarorlik yo'q. Tananing barqarorligi T tanasining og'irlik markazi va M metamarkazining nisbiy holatiga bog'liq (navigatsiya o'qi bilan tovon bo'lganda Arximed kuchi ta'sir chizig'ining kesishish nuqtasi).

1783 yilda aka-uka Montgolfier qog'ozdan ulkan shar yasadilar, uning ostiga bir piyola yonayotgan spirt qo'yishdi. Balon issiq havo bilan to'ldi va 2000 metr balandlikka ko'tarila boshladi.

ARXIMED QONUNI- suyuqlik va gazlarning statika qonuni, unga ko'ra suyuqlikka (yoki gazga) botgan jismga suyuqlikning tana hajmidagi og'irligiga teng bo'lgan suzuvchi kuch ta'sir qiladi.

Suvga botgan jismga ma'lum bir kuch ta'sir qilishi hammaga yaxshi ma'lum: og'ir jismlar engilroq bo'lib tuyuladi - masalan, vannaga botganda o'z tanamiz. Daryoda yoki dengizda suzish, siz juda og'ir toshlarni osongina ko'tarib, pastki qismida harakat qilishingiz mumkin - biz quruqlikda ko'tarolmaymiz; xuddi shu hodisa, ba'zi sabablarga ko'ra, kit qirg'oqda - tashqarida yuvilganda kuzatiladi. suv muhiti hayvon harakat qila olmaydi - uning vazni mushak tizimining imkoniyatlaridan oshib ketadi. Shu bilan birga, engil jismlar suvga cho'kib ketishga qarshilik ko'rsatadi: kichik tarvuz o'lchamidagi to'pni cho'ktirish uchun ham kuch, ham epchillik kerak; katta ehtimollik bilan diametri yarim metr bo'lgan to'pni suvga botirish mumkin bo'lmaydi. Jism nega suzadi (va boshqasi cho'kadi) degan savolga javob suyuqlikning unga botgan jismga ta'siri bilan chambarchas bog'liqligi intuitiv ravishda aniq; yengil jismlar suzadi, og‘ir jismlar cho‘kadi, degan javob bilan qanoatlantirib bo‘lmaydi: po‘lat lavha, albatta, suvga cho‘kadi, lekin undan quti yasasang, u suzishi mumkin; uning vazni o'zgarmadi. Suvga botgan jismga suyuqlikdan ta'sir etuvchi kuchning mohiyatini tushunish uchun oddiy misolni ko'rib chiqish kifoya (1-rasm).

Qirrali kub a suvga botiriladi va suv ham, kub ham harakatsizdir. Ma'lumki, og'ir suyuqlikdagi bosim chuqurlikka mutanosib ravishda ortadi - suyuqlikning yuqori ustuni poydevorga kuchliroq bosilishi aniq. Bu bosim nafaqat pastga, balki yon tomonlarga va yuqoriga bir xil intensivlik bilan ta'sir qilishi juda kam (yoki umuman aniq emas) - bu Paskal qonuni.

Agar kubga ta'sir qiluvchi kuchlarni ko'rib chiqsak (1-rasm), u holda aniq simmetriya tufayli teskari ta'sir qiluvchi kuchlar yon yuzlar, teng va qarama-qarshi yo'naltirilgan - ular kubni siqishga harakat qilishadi, lekin uning muvozanatiga yoki harakatiga ta'sir qila olmaydi. Yuqori va pastki yuzlarda harakat qiluvchi kuchlar mavjud. Mayli h- yuzning yuqori qismining cho'milish chuqurligi, r suyuqlikning zichligi, g tortishish kuchining tezlashishi hisoblanadi; keyin yuqoridagi bosim

r· g · h = p 1

va pastki qismida

r· g(h+a)=p 2

Bosim kuchi maydonga ko'paytirilgan bosimga teng, ya'ni.

F 1 = p 1 · a\up122, F 2 = p 2 · a\up122 , qayerda a- kubning cheti,

va kuch F 1 pastga yo'naltirilgan va kuch F 2 - yuqoriga. Shunday qilib, suyuqlikning kubga ta'siri ikki kuchga kamayadi - F 1 va F 2 va ularning farqi bilan aniqlanadi, ya'ni suzish kuchi:

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

Quvvat suzuvchidir, chunki pastki yuz, albatta, yuqoridan pastroqda joylashgan va yuqoriga ko'tarilgan kuch pastga yo'naltirilgan kuchdan kattaroqdir. Qiymat F 2 – F 1 = pga 3 tananing hajmiga teng (kub) a 3 bir kub santimetr suyuqlikning og'irligiga ko'paytiriladi (agar uzunlik birligi sifatida 1 sm ni olsak). Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, ko'pincha Arximed kuchi deb ataladigan suzuvchi kuch tananing hajmidagi suyuqlikning og'irligiga teng bo'lib, yuqoriga yo'naltiriladi. Bu qonunni Yer yuzidagi eng buyuk olimlardan biri bo'lgan qadimgi yunon olimi Arximed o'rnatgan.

Agar ixtiyoriy shakldagi jism (2-rasm) suyuqlik ichida hajmni egallasa V, keyin suyuqlikning tanaga ta'siri tananing yuzasi bo'ylab taqsimlangan bosim bilan to'liq aniqlanadi va biz bu bosim tananing materialiga mutlaqo bog'liq emasligini ta'kidlaymiz - ("suyuqlik nima qo'yishning ahamiyati yo'q" ustiga bosim").

Tananing yuzasida paydo bo'lgan bosim kuchini aniqlash uchun hajmdan aqliy ravishda olib tashlash kerak V berilgan tanani va bu hajmni bir xil suyuqlik bilan to'ldirish (aqliy). Bir tomondan, dam olishda suyuqlik bo'lgan idish, boshqa tomondan, hajm ichida V- berilgan suyuqlikdan tashkil topgan jism va bu jism o'z og'irligi (og'ir suyuqlik) ta'sirida va suyuqlikning hajm yuzasiga bosimi ostida muvozanatda bo'ladi. V. Chunki suyuqlikning tana hajmidagi og'irligi pgV va bosim kuchlarining natijasi bilan muvozanatlangan bo'lsa, uning qiymati suyuqlikning hajmdagi og'irligiga teng bo'ladi. V, ya'ni. pgV.

Aqliy ravishda teskari almashtirishni amalga oshirgandan so'ng - hajmga joylashtirish V bu tanani va bu almashtirish hajm yuzasida bosim kuchlarining taqsimlanishiga ta'sir qilmasligini ta'kidladi V, xulosa qilishimiz mumkin: tinch holatda og'ir suyuqlikka botgan jismga bu jism hajmidagi suyuqlikning og'irligiga teng yuqoriga ko'tarilgan kuch (Arximed kuchi) ta'sir qiladi.

Xuddi shunday, shuni ko'rsatish mumkinki, agar tana qisman suyuqlikka botgan bo'lsa, u holda Arximed kuchi tananing suvga botgan qismi hajmidagi suyuqlikning og'irligiga teng bo'ladi. Agar bu holda Arximed kuchi vaznga teng bo'lsa, u holda tana suyuqlik yuzasida suzadi. Shubhasiz, agar to'liq suvga cho'mishda Arximed kuchi tananing og'irligidan kamroq bo'lsa, u cho'kib ketadi. Arximed "o'ziga xos tortishish" tushunchasini kiritdi. g, ya'ni. Bir moddaning hajmi birligiga to'g'ri keladigan og'irlik: g = bet; agar buni suv uchun olsak g= 1 , keyin materiyaning qattiq tanasi, unda g> 1 cho'kadi va qachon g < 1 будет плавать на поверхности; при g= 1 tana suyuqlik ichida suzishi (osilishi) mumkin. Xulosa qilib shuni ta'kidlaymizki, Arximed qonuni havodagi sharlarning harakatini (past tezlikda dam olishda) tavsiflaydi.

Vladimir Kuznetsov

Arximed kuchining paydo bo'lishining sababi turli chuqurlikdagi muhit bosimining farqidir. Shuning uchun Arximed kuchi faqat tortishish kuchi mavjud bo'lganda paydo bo'ladi. Oyda u olti marta, Marsda esa Yerdagidan 2,5 baravar kam bo'ladi.

Vaznsizlikda Arximed kuchi yo'q. Agar biz Yerdagi tortishish birdan yo'q bo'lib ketganini tasavvur qilsak, dengizlar, okeanlar va daryolardagi barcha kemalar eng kichik bir turtki bilan istalgan chuqurlikka boradi. Ammo suvning tortishish kuchiga bog'liq bo'lmagan sirt tarangligi ularning ko'tarilishiga yo'l qo'ymaydi, shuning uchun ular ucha olmaydilar, hammasi cho'kib ketadi.

Arximedning kuchi qanday namoyon bo'ladi?

Arximed kuchining kattaligi suvga cho'milgan jismning hajmiga va u joylashgan muhitning zichligiga bog'liq. Uning aniq zamonaviy ko'rinish: suyuqlik yoki gazsimon muhitga botgan jismga tortishish kuchi sohasida suzuvchi kuch taʼsir qiladi, bu jism tomonidan siljitgan muhitning ogʻirligiga toʻliq teng, yaʼni F = rgV, bu yerda F Arximed kuchi; r - muhitning zichligi; g - erkin tushish tezlashuvi; V - suyuqlikning (gazning) tanasi yoki uning suvga botgan qismi tomonidan almashtirilgan hajmi.

Agar chuchuk suvda suv ostida bo'lgan jism hajmining har bir litriga 1 kg (9,81 N) suzish kuchi ta'sir etsa, unda dengiz suvi, uning zichligi 1,025 kg * kub. dm, 1 kg 25 g Arximed kuchi bir litr hajmga ta'sir qiladi.O'rtacha tana vaznli odam uchun dengiz va tayanch kuchining farqi. toza suv deyarli 1,9 kg bo'ladi. Shuning uchun, dengizda suzish osonroq: kamaringizda ikki kilogramm og'irlikdagi gantel bilan kamida oqimsiz hovuzda suzishingiz kerakligini tasavvur qiling.

Arximed kuchi suvga cho'mgan jismning shakliga bog'liq emas. Temir tsilindrni oling, uning kuchini suvdan o'lchang. Keyin bu tsilindrni choyshabga aylantiring, tekis va chetiga suvga botiring. Har uch holatda ham Arximedning kuchi bir xil bo'ladi.

Bir qarashda, bu g'alati, lekin agar varaq tekis botirilsa, u holda yupqa varaq uchun bosim farqining pasayishi uning suv yuzasiga perpendikulyar bo'lgan maydonining oshishi bilan qoplanadi. Va chekka bilan cho'milganda, aksincha, chekkaning kichik maydoni varaqning kattaroq balandligi bilan qoplanadi.

Agar suv tuzlar bilan juda to'yingan bo'lsa, nima uchun uning zichligi zichlikdan yuqori bo'ldi inson tanasi, shunda suzishni bilmaydigan odam ham unda cho'kib ketmaydi. Masalan, Isroildagi O‘lik dengizda sayyohlar suv ustida soatlab harakatsiz yotishlari mumkin. To'g'ri, uning ustida yurish hali ham mumkin emas - tayanch maydoni kichik bo'lib chiqadi, odam suvga tomog'igacha tushadi, shunda tananing suvga botgan qismining og'irligi suvga teng bo'ladi. u tomonidan almashtirilgan suvning og'irligi. Biroq, ma'lum bir tasavvurga ega bo'lsangiz, suv ustida yurish afsonasini qo'shishingiz mumkin. Ammo zichligi atigi 0,815 kg * kub bo'lgan kerosinda. dm, sirt ustida qola olmaydi va juda tajribali suzuvchi.

Dinamikada arximed kuchi

Arximedning kuchi tufayli kemalarning suzib yurishi hammaga ma'lum. Ammo baliqchilar Arximed kuchidan dinamikada ham foydalanish mumkinligini bilishadi. Agar katta va kuchli baliq (masalan, taymen) ushlangan bo'lsa, uni asta-sekin to'rga tortish (uni tortib olish) emas: u chiziqni buzadi va ketadi. U ketayotganda avval siz engil tortishingiz kerak. Bir vaqtning o'zida ilgakni his qilgan baliq, undan qutulishga urinib, baliqchi tomon shoshiladi. Keyin baliq ovlash liniyasi sindirishga vaqt topolmasligi uchun siz juda qattiq va keskin tortib olishingiz kerak.

Suvda baliqning tanasi deyarli og'irlikka ega emas, lekin uning massasi inertsiya bilan saqlanadi. Ushbu baliq ovlash usuli bilan Arximed kuchi, go'yo baliqqa dumini beradi va o'ljaning o'zi baliqchining oyoqlariga yoki uning qayig'iga tushadi.

Havodagi Arximed kuchi

Arximed kuchi nafaqat suyuqliklarda, balki gazlarda ham ta'sir qiladi. Unga rahmat, sharlar va havo kemalari (zeppelinlar) uchadi. 1 kub. m havoda normal sharoitlar(dengiz sathida 20 daraja Selsiy) og'irligi 1,29 kg, geliyning 1 kg og'irligi 0,21 kg. Ya'ni, to'ldirilgan qobiqning 1 kubometri 1,08 kg yukni ko'tarishga qodir. Agar qobiqning diametri 10 m bo'lsa, unda uning hajmi 523 kubometrni tashkil qiladi. m.Buni engil sintetik materialdan bajarib, biz yarim tonnaga yaqin yuk ko'tarish kuchini olamiz. Aeronavtlar havodagi Arximed kuchini suzuvchi kuch deb atashadi.

Agar havo shardan ajinlanishiga yo'l qo'ymasdan pompalansa, uning har bir kubometri barcha 1,29 kg ni tortib oladi. Ko'tarishning 20% ​​dan ortiq o'sishi texnik jihatdan juda jozibali, ammo geliy qimmat va vodorod portlovchi hisoblanadi. Shuning uchun vaqti-vaqti bilan vakuumli havo kemalarining loyihalari tug'iladi. Lekin qobiqdagi tashqi tomondan katta (kv. sm uchun taxminan 1 kg) atmosfera bosimiga bardosh berishga qodir bo'lgan materiallar, zamonaviy texnologiya hali yaratishga qodir emas.

Suzuvchi kuch yoki Arximed kuchini hisoblash mumkin. Tomonlari to'rtburchaklar (to'rtburchak parallelepiped) bo'lgan tana uchun buni qilish ayniqsa oson. Misol uchun, bar shunday shaklga ega.

Suyuqlik bosimining lateral kuchlarini e'tiborsiz qoldirish mumkinligi sababli, ular bir-birini bekor qilganligi sababli (ularning natijasi nolga teng), faqat pastki va yuqori yuzalarga ta'sir qiluvchi suv bosimi kuchlari hisobga olinadi. Agar tana to'liq suvga botirilmagan bo'lsa, unda faqat pastdan ta'sir qiluvchi suv bosimining kuchi mavjud. U suzuvchi kuchni yaratadigan yagona odamdir.

h chuqurlikdagi suyuqlik bosimi quyidagicha ifodalanadi:

Bosim kuchi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Ikkinchi formuladagi bosimni birinchi formuladan teng bo'lgan o'ng tomon bilan almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:

Bu ma'lum bir chuqurlikdagi tananing yuzasiga ta'sir qiluvchi suyuqlik bosimi kuchi. Agar tana sirtda suzib yursa, u holda bu kuch suzuvchi kuch (Arximed kuchi) bo'ladi. h bu erda tananing suv osti qismining balandligi bilan belgilanadi. Bu holda formulani quyidagicha yozish mumkin: F A = ​​rghS. Shunday qilib, biz Arximedning kuchi haqida gapirayotganimizni ta'kidlaymiz.

To'rtburchaklar barning suv ostidagi qismining balandligi (h) va uning poydevori (S) maydonining mahsuloti ushbu tananing suv ostidagi qismining hajmi (V) dir. Haqiqatan ham, parallelepipedning hajmini topish uchun uning kengligi (a), uzunligi (b) va balandligi (h) ni ko'paytirish kerak. Kenglik va uzunlik mahsuloti poydevorning maydoni (S). Shuning uchun formulada hS mahsulotini V bilan almashtirishimiz mumkin:

Endi r - suyuqlikning zichligi, V esa suv ostida bo'lgan jismning (yoki tananing bir qismining) hajmiga e'tibor qarataylik. Axir, suyuqlikka botgan jism undan suvga botgan jismga teng suyuqlik hajmini siqib chiqaradi. Ya'ni, hajmi 10 sm 3 bo'lgan jism suvga botirilsa, u 10 sm 3 suvni siqib chiqaradi. Albatta, bu suv hajmi, ehtimol, idishdan sakrab chiqmaydi va tananing hajmi bilan almashtiriladi. Faqat idishdagi suv sathi 10 sm 3 ga ko'tariladi.

Shuning uchun, F A = ​​rgV formulasida biz suvga cho'mgan jismning hajmini emas, balki tana tomonidan almashtirilgan suv hajmini anglatishimiz mumkin.

Eslatib o'tamiz, zichlik (r) va hajm (V) ko'paytmasi tananing massasi (m):

Bunday holda, suzuvchi kuchni aniqlaydigan formulani quyidagicha yozish mumkin:

Ammo tananing massasi (m) va erkin tushish tezlashishi (g) ning mahsuloti bu tananing og'irligi (P) dir. Keyin quyidagi tenglik olinadi:

Shunday qilib, Arximed kuchi (yoki suzish kuchi) mutlaq qiymat (raqamli qiymat) bo'yicha suyuqlikning og'irligiga, unga botgan tananing (yoki uning suvga botgan qismining) hajmiga teng bo'lgan hajmga tengdir.. Bu shunday Arximed qonuni.

Agar bar ko'rinishidagi jism butunlay suvga botgan bo'lsa, u uchun suzuvchi kuch yuqoridan suv bosimi kuchi va pastdan bosim kuchi o'rtasidagi farq bilan aniqlanadi. Yuqoridan, teng kuch

F tepa = rgh tepa S,

F pastki = rgh pastki S,

Keyin yozishimiz mumkin

F A = ​​rgh pastki S – rgh tepa S = rgS (h pastki - h tepa)

h top - suv chetidan tananing ustki yuzasigacha bo'lgan masofa va h pastki - suv chetidan tananing pastki yuzasigacha bo'lgan masofa. Ularning farqi tananing balandligidir. Demak,

F A =rghS, bu erda h - tananing balandligi.

Bu qisman suvga botgan jism bilan bir xil bo'lib chiqdi, garchi u erda h tananing suv ostida bo'lgan qismining balandligi. Bunday holda, F A = ​​P ekanligi allaqachon isbotlangan. Bu erda ham xuddi shunday: jismga ta'sir etuvchi suzuvchi kuch mutlaq qiymatda u bilan almashtirilgan suyuqlikning og'irligiga teng, bu esa hajmi bo'yicha suvga cho'mgan tana.

E'tibor bering, tananing og'irligi va bir xil hajmdagi suyuqlikning og'irligi ko'pincha farq qiladi, chunki tana va suyuqlik ko'pincha turli xil zichlikka ega. Shuning uchun suzuvchi kuchni tananing og'irligiga teng deb bo'lmaydi. Bu suyuqlikning og'irligiga teng, hajmi tanaga teng. Bundan tashqari, og'irlik modulli, chunki suzuvchi kuch yuqoriga, og'irlik esa pastga yo'naltirilgan.

Ba'zi jismlar suvga cho'kmaydi. Agar siz ularni kuch bilan suv ustuniga ko'chirmoqchi bo'lsangiz, ular hali ham sirtga suzib ketadi. Boshqa jismlar suvga cho'kadi, lekin qandaydir tarzda engilroq bo'ladi.

Gravitatsiya havodagi jismlarga ta'sir qiladi. U suvda hech qaerga bormaydi, xuddi shunday qoladi. Ammo agar tananing vazni kamayib borayotgandek tuyulsa, unda boshqa bir kuch tortishish kuchiga qarshi turadi, ya'ni u teskari yo'nalishda harakat qiladi. Bu suzuvchi kuch, yoki Arximed kuchi (Arximedning kuchi).

Sutuvchi kuch har qanday suyuqlik yoki gazsimon muhitda sodir bo'ladi. Biroq, gazlarda u suyuqliklarga qaraganda ancha past, chunki ularning zichligi ancha past. Shuning uchun bir qator masalalarni hal qilishda gazlarning suzish kuchi hisobga olinmaydi.

Suzuvchi kuchni nima hosil qiladi? Suvda bosim bor, bu suv bosimining kuchini yaratadi. Aynan shu suv bosimi kuchi suzuvchi kuchni yaratadi. Jismni suvga botirganda, unga har tomondan, tananing sirtlariga perpendikulyar bo'lgan suv bosimi kuchlari ta'sir qiladi. Bu barcha suv bosimi kuchlarining natijasi suzuvchi kuch hosil qiladi ma'lum bir tana uchun.

Suv bosimining natijaviy kuchi yuqoriga yo'naltiriladi. Nega? Ma'lumki, suv bosimi chuqurlik bilan ortadi. Shuning uchun, suv bosimining kuchi tananing pastki yuzasiga yuqori sirtga ta'sir qiluvchi kuchdan kattaroq kattalikda (agar tana butunlay suvga botgan bo'lsa) ta'sir qiladi.

Kuchlar sirtga perpendikulyar yo'naltirilganligi sababli, pastdan ta'sir qiluvchilar yuqoriga, yuqoridan ta'sir qiluvchilar esa pastga yo'naltiriladi. Ammo pastdan ta'sir qiluvchi kuch mutlaq qiymatda (raqamli qiymatda) kattaroqdir. Shuning uchun suv bosimining natijaviy kuchi yuqoriga yo'naltiriladi va suvning suzuvchi kuchini hosil qiladi.

Tananing yon tomonlariga ta'sir qiluvchi bosim kuchlari odatda bir-birini muvozanatlashtiradi. Misol uchun, o'ng tomonda harakat qiluvchi chap tomonda harakat qiladigan bilan muvozanatlanadi. Shuning uchun, suzuvchi kuchni hisoblashda bu kuchlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin.

Biroq, jism sirtda suzib yurganda, unga faqat pastdan keladigan suv bosimining kuchi ta'sir qiladi. Yuqoridan suv bosimi yo'q. Bunday holda, suv yuzasida tananing og'irligi suzuvchi kuchdan kamroq bo'ladi. Shuning uchun tana suvga botirilmaydi.

Agar tana cho'kib ketsa, ya'ni pastga tushsa, bu uning og'irligi suzuvchi kuchdan kattaroq ekanligini anglatadi.

Jism butunlay suvga botganda, suvga suzuvchi kuch tananing qanchalik chuqurligiga qarab kuchayadimi? Yo'q, u ko'paymaydi. Haqiqatan ham, pastki yuzadagi bosimning kuchayishi bilan birga, yuqoridagi bosim kuchi ham ortadi. Yuqori va pastki bosim o'rtasidagi farq har doim tananing balandligi bilan belgilanadi. Tananing balandligi chuqurlik bilan o'zgarmaydi.

Ta'sir etuvchi suzuvchi kuch muayyan tana ma'lum bir suyuqlikda suyuqlikning zichligiga va tananing hajmiga bog'liq. Bunday holda, suyuqlikka botganda, tananing hajmi teng hajmdagi suvni siqib chiqaradi. Demak, ma'lum bir suyuqlikning suzish kuchi uning zichligiga va tana tomonidan siqib chiqarilgan hajmiga bog'liq deb aytishimiz mumkin.