Плавание тел
Плавание тела — это его нахождение в жидкости или газе при равновесии сил. Тело может оставаться на поверхности, полностью погружаться и плавать внутри среды или опускаться на дно — всё зависит от сравнения силы тяжести, выталкивающей силы и плотностей.
Условия плавания
На тело действуют сила тяжести \(F_{тяж}=mg\), направленная вниз, и выталкивающая сила \(F_A\), направленная вверх. Выталкивающая сила определяется законом Архимеда: она равна весу жидкости или газа, вытесненного погружённой частью тела.
- Если \(F_A>F_{тяж}\), тело всплывает.
- Если \(F_A<F_{тяж}\), тело погружается.
- Если \(F_A=F_{тяж}\), тело находится в равновесии.
По плотностям правило выглядит так: если плотность тела меньше плотности среды, тело всплывает; если больше — погружается; если плотности равны — тело может плавать внутри среды. Плавающее на поверхности тело частично погружено, поэтому его выталкивающая сила равна силе тяжести.
Деревянный брусок имеет плотность \(600\,\text{кг/м}^3\), а плотность воды — \(1000\,\text{кг/м}^3\). Так как \(600<1000\), брусок всплывёт и остановится на поверхности. В состоянии покоя силы сравняются: \(F_A=F_{тяж}\).
Плавание и всплытие — не одно и то же. Всплытие происходит, когда результирующая сила направлена вверх, а плавание означает равновесие: тело уже не ускоряется. Тело также может плавать полностью погружённым, если его плотность равна плотности среды.
Что произойдёт с телом, если его плотность больше плотности жидкости?
Главное
- Поведение тела определяется сравнением силы тяжести и выталкивающей силы.
- При \(\rho_{тела}<\rho_{среды}\) тело всплывает, при \(\rho_{тела}>\rho_{среды}\) погружается, а при равенстве плотностей плавает внутри среды.
- Плавающее тело находится в равновесии: \(F_A=F_{тяж}\).