Сила Архимеда и объём вытесненной жидкости
Сила Архимеда зависит не от массы тела напрямую, а от плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма жидкости, вытесненной погружённой частью тела. Чем больше этот объём, тем больше выталкивающая сила.
В плавании тел выталкивающая сила направлена вертикально вверх. Её называют силой Архимеда. Она возникает из-за того, что давление жидкости снизу на тело больше, чем давление сверху.
Формула
Здесь \(F_{\text{A}}\) — выталкивающая сила, \(\rho_{\text{ж}}\) — плотность жидкости, \(g\) — ускорение свободного падения, \(V_{\text{выт}}\) — объём вытесненной жидкости. В СИ сила измеряется в ньютонах, плотность — в \(\text{кг}/\text{м}^3\), объём — в \(\text{м}^3\).
Куб объёмом \(0{,}002\ \text{м}^3\) полностью погружён в воду плотностью \(1000\ \text{кг/м}^3\). При \(g\approx10\ \text{м/с}^2\) сила Архимеда равна \(F_{\text{A}}=1000\cdot10\cdot0{,}002=20\ \text{Н}\).
Если тело полностью погружено, эти объёмы равны. Если тело плавает или погружено частично, в формулу подставляют только объём погружённой части, а не полный объём тела.
Тело погружают в одну и ту же жидкость сначала наполовину, а затем полностью. Как изменится сила Архимеда?
Главное
- Сила Архимеда определяется формулой \(F_{\text{A}}=\rho_{\text{ж}}gV_{\text{выт}}\).
- В формулу входит объём погружённой части тела, то есть объём вытесненной жидкости.
- При полном погружении объём вытесненной жидкости равен объёму тела; при частичном — только объёму погружённой части.