На тіло, занурене в рідину (газ), діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини (газу), витиснутої цим тілом - це твердження відкрив Архімед.
Дослід. Вимірювання сили Архімеда.
Розглянемо тіло у формі прямокутного бруска, зануреного в рідину так, що його верхня і нижня грані розташовані паралельно поверхні рідини.
Відповідно до закону Паскаля горизонтальні сили F3 і F4, що діють на протилежні бічні грані бруска, не виштовхують брусок угору, а тільки стискають його з боків (вони попарно рівні за значенням і протилежно напрямлені). Ще діють сили гідростатичного тиску на верхню і нижню грані бруска. Нехай верхня грань площею S розташована на глибині h1, тоді сила тиску F1 на неї дорівнюватиме: F1=gрρh1S, де ρр – густина рідини.
Нижня грань бруска площею S розташована на більшій глибині h2, тому сила тиску F2 на неї буде також більшою за F1: F2=gρрh2S
Обидві сили тиску F1 і F2 діють уздовж вертикалі, їх рівнодійна й буде силою Архімеда FА, яка напрямлена вгору в бік більшої сили F2, а її значення дорівнюватиме різниці сил F2 і F1: FА= F2 – F1 = gρрh2S – gρрh1S = gρрS(h2 – h1)
Оскільки різниця h2 – h1 є висотою бруска, то добуток S(h2 – h1) дорівнює об'єму тіла Vт, і ми остаточно одержуємо формулу, яка є математичним виразом закону Архімеда: FА = gρрVт.
Дійсно, оскільки рідина не стискається, то об'єм витиснутої тілом рідини дорівнює об'єму цього тіла і добуток ρрVт дорівнює масі рідини mр в об'ємі тіла Vт. У свою чергу, добуток gmр є вагою цієї рідини.
Виштовхувальна (архімедова) сила виникає внаслідок того, що значення гідростатичного тиску на різних глибинах неоднакові й збільшуються з глибиною.
Висновок. Якщо брусок занурений у рідину повністю, тоді виштовхувальна сила зумовлена різницею тисків на нижню та верхню основи бруска (на верхню основу діє напрямлена вниз сила тиску рідини, а на нижню основу напрямлена вгору сила тиску рідини, рівнодійна цих сил буде силою Архімеда, тобто дорівнює вазі рідини в об’ємі всього бруска).
Висновок. Якщо брусок плаває у рідині, тоді виштовхувальна сила дорівнює силі тиску напрямленій угору на нижню основу бруска, тобто дорівнює вазі рідини в об’ємі всього бруска).
Дослід 4. Експериментальне визначення архімедової сили.
Підвісимо тіло до динамометра; на тіло діє сила тяжіння майже 10 Н; зануримо тіло в рідину; динамометр показує б Н; різниця показів динамометра дорівнює силі Архімеда 4 Н.
Спасибо
