Η δύναμη του Αρχιμήδη

Ο φιλόλογος Αρχιμήδης μεγάλωσε σε μια οικογένεια μαθηματικών,έλαβε μια καλή εκπαίδευση στην Αλεξάνδρεια και πέρασε ολόκληρη τη ζωή του στην πόλη της Συρακούσης της Σικελίας. Έγινε ο ιδρυτής της θεωρητικής μηχανικής, εργάστηκε με επιτυχία στο πρόβλημα της εύρεσης του εμβαδού και του όγκου των διαφόρων σχημάτων και φορέων. Συχνά θυμηθούμε περίφημη φράση του: «Δώσε μου ένα μέρος για να σταθεί και θα προχωρήσουμε τη Γη!» Και το επιφώνημα «Εύρηκα!» Όταν άνοιξε το νόμο, το όνομά του από το όνομά του. Αλλά, επιπλέον, ήταν μια εξαιρετική επιστήμονας στον τομέα της γεωμετρίας και της μηχανικής, και τα επιτεύγματα της μηχανικής του ήταν εκπληκτική σύγχρονοί ιδέες θάρρος και εξαιρετικά αποτελέσματα. Έχτισε ένα καταπέλτη με vysokopritselnym ρίχνουν το σύστημα μηχανισμού μπλοκ-βραχίονα του επιτρέπει να άρει το πλοίο πάνω από το νερό, και εφευρέθηκε καθρέφτες ενός μπλοκ solntseotrazhayuschih έκαψαν το ρωμαϊκό στόλο κατά την πολιορκία των Συρακουσών.

Μεταξύ άλλων ανακαλύψεων που συνδέει την ιστορίατο όνομα αυτού λαμπρός επιστήμονας στη φυσική θα παραμείνει για πάντα η δύναμη του Αρχιμήδη. Η διαπίστωση αυτή σχετίζεται με τις πρακτικές ανάγκες: απαιτείται για να προσδιοριστεί η ειλικρίνεια κοσμηματοπωλεία, να κάνει ένα στεφάνι για τον βασιλιά Hiero II. Αυτό που τώρα ονομάζεται το ειδικό βάρος, ήταν γνωστό ακόμα και σε εκείνες τις ημέρες, αλλά πώς να καθορίσει το ύψος ενός τέτοιου σύνθετου προϊόντος, δεν ήταν σαφές. Ο μύθος συνδέει την αρχή δύσκολο το άνοιγμα του Αρχιμήδη με το μπάνιο τους επιστήμονες. Η ουσία της ανακάλυψης έγκειται στο γεγονός ότι το σώμα του υγρού δρα άνωση του Αρχιμήδη, ο ορισμός των οποίων αποτελεί αντικείμενο ιδιαίτερης προσοχής από τους σχεδιαστές των τεχνικών κολύμβησης, συσκευές που λειτουργούν με υγρά, κάτω από το νερό, καθώς και αντικείμενα αεροδιαστημική - μπαλόνια, καθετήρες, αερόπλοια, κ.λπ. .

Η κλασική διατύπωση του νόμου λέει ότι η δύναμηΟ Αρχιμήδης είναι ίσος με το βάρος του υγρού που έχει εκτοπιστεί από το σώμα που βυθίζεται σ 'αυτό. Σύμφωνα με τον ορισμό αυτό, ο τύπος περιγράφεται πολύ εύκολα: εάν υποθέσουμε ότι ο όγκος του σώματος που βυθίζεται στο υγρό είναι 0 και το ειδικό βάρος του υγρού είναι p, τότε το προϊόν τους είναι η επιθυμητή δύναμη Archimedes. Ο τύπος για τον υπολογισμό του γράφεται ως εξής:

Φα = ρ * 0

Πολύ συχνά υπάρχει ένας πειρασμός να εκτίθεταιελέγχοντας τον νόμο του Αρχιμήδη σε σχέση με τα αέρια - η πυκνότητα υγρών και αερίων είναι πολύ διαφορετική. Για τους σκεπτικιστές, υπάρχει ένα αρκετά απλό πείραμα. Στο κουτί με τη δυνατότητα άντλησης αέρα, τοποθετούμε στην κλίμακα μια μεγάλη μπάλα, για παράδειγμα γυαλί, και εξισορροπούμε το βάρος του μετάλλου.

Έτσι, στον αέρα το βάρος της μπάλας εξισορροπείται από το βάρος του βάρους καιμπορούμε να γράψουμε την εξίσωση τα αντικείμενα είναι ισορροπημένα. Αν αρχικά υποθέσουμε ότι ο νόμος του Αρχιμήδη είναι έγκυρος, τότε η δύναμη του Αρχιμήδη Φι και Φ2 δρα επί της μπάλας και του βάρους και τότε η κατάσταση ισορροπίας μπορεί να ξαναγραφεί με άλλο τρόπο:

Pm = Pmi - $ m και Pi = Pi, - Pi, όπου Pi, και Pi, είναι το βάρος της μπάλας και το βάρος στο κενό. Στη συνέχεια ενεργούμε όπως μας διδάχτηκαν στο σχολείο: Pmi - Pi = Pi1 - P2, από όπου Pm1 = Pi1 - Pi + Pi = Pi + (Pi - F2).

Το πράγμα παραμένει μικρό: είναι απαραίτητο να αποκαλύψουμε το περιεχόμενο των δυνάμεων ώθησης για τη σφαίρα και τον αλτήρα: Φω = p * Ow και Φι = p * Og.

Κάνουμε αντικαταστάσεις των αξιών των δυνάμεων ώθησης στην έκφραση για Pm.

Pm1 = Pr1 - Φ1 + Φω = Pr1 + (p * Ow - p * Og) = Pr1 + p * (Oy-02).

Τέλος, παίρνουμε για το βάρος της μπάλας στο κενόέκφρασης που, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι Ος> Og, δεν αφήνει καμία αμφιβολία: το βάρος της μπάλας στο κενό περισσότερο βάρος προς βάρος, αν και στον αέρα και είναι ισορροπημένη: Rsh1 WG1 = + p * (Ος - Og).

Ο λόγος για αυτό το συμπέρασμα είναι ότι η δύναμη του Αρχιμήδηεξαρτάται από τη συγκεκριμένη βαρύτητα του αέρα και τον όγκο της μπάλας. Στην περίπτωσή μας, για να ελέγξετε αυτό το συμπέρασμα είναι πολύ απλό - πρέπει να εκκενώσετε τον αέρα από το κουτί. Εάν αυτό γίνει, τότε μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι ο νόμος είναι ο νόμος και είναι πάντα και παντού - τόσο σε υγρό όσο και σε αέρια. Η επιβεβαίωση αυτού του γεγονότος θα είναι ένα χαμένο, προηγουμένως ισορροπημένο βάρος, μια μπάλα.

Η συσκευή, η ίδια η ύπαρξη της οποίας -μια συνεχής επίδειξη του νόμου του Αρχιμήδη σε όλες τις εκδηλώσεις του είναι υποβρύχιο. Η ρύθμιση του βάρους ενός σκάφους για την πραγματοποίηση όλων των παραλλαγών κίνησης με τη βοήθεια των δεξαμενών έρματος είναι ένα έντονο παράδειγμα της πρακτικής χρήσης μιας πολύ αρχαίας ανακάλυψης στις σύγχρονες συνθήκες.