В воде можно поднять такой большой камень, который вам не по силам на берегу. Опустить под воду надутый мяч очень трудно, он постоянно стремится выскользнуть. Как объяснить подобные явления?
Тело, опущенное в воду, весит меньше, чем на суше. Почему это происходит?
Мы знаем, что жидкость в сосуде оказывает давление на дно и стенки. Но если в сосуд опустить тело, то жидкость будет оказывать давление и на него. Чем глубже находится точка тела, тем большее давление жидкость на него оказывает.
Поскольку сила, действующая на нижнюю грань, больше силы, действующей на верхнюю грань (почему?), то их разность создает выталкивающую силу.
Но произведение площади нижней или верхней грани на высоту бруска – это его объем, можем убедиться в справедливости формулы:
Выталкиващая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в нее тела.
Объясните, как этот опыт подтверждает наличие выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость..
А в газе есть выталкивающая сила? В этом опыте сосуд с воздухом подвесили к чаше весов и уравновесили гирей. Потом сосуд погрузили в широкую кювету, заполненную угекислым газом. Углекислый газ тяжелее воздуха, поэтому находится внизу кюветы. Равновесие весов нарушилось.
На тело, погруженное в жидкость или газ, дейтвует выталкивающая сила, направленная противоположно силе тяжести.
Поэтому вес тела в жидкости или газе меньше, чем в вакууме.
Архимедова сила
Проведем опыт с ведерком Архимеда.
Если погрузить тело в жидкость, то его вес уменьшится. Если теперь собрать вылившуюся воду и долить в верхнее ведерко, то вес снова станет прежним.
На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа, вытесненной этим телом.
Впервые эту закономерность заметил Архимед, поэтому сила так и называется – сила Архимеда.
Архимедову силу можно найти двумя способами:
1 способ, расчетный:
2 способ, экспериментальный: