Archimédova síla je jev, který způsobuje, že tělo ponořené do kapaliny nebo plynu zažívá dopad ze strany síly, která jej tlačí. Studium této síly je důležitým aspektem mechaniky a nalezení jejího objemu odkazuje na fyziku. Pokud vás toto téma zajímá nebo hledáte informace, jak najít svazek z Archimédovy síly, pak jste na správné adrese!
Vzorec pro výpočet Archimédovy síly pochází z Archimédova zákona, který zní takto: "Archimedova síla působící na těleso zcela nebo částečně ponořené do kapaliny nebo plynu se rovná hmotnosti kapaliny nebo plynu, který vytlačil." Matematický pohled na tento zákon je vyjádřen vzorcem: F = F * v * G, kde F je síla Archimédea, F je hustota média, V je objem vytlačené kapaliny nebo plynu, g je zrychlení volného pádu.
Nyní, když znáte vzorec, můžete jej uvést do praxe. Vezměme si například ponoření těla do vody. Nechť je hustota vody 1000 kg/m3 a zrychlení volného pádu je 9,8 m / s2. Předpokládejme, že tělo vypustilo 10 m3 vody. Síla Archimédova pak bude rovna: F = 1000 * 10 * 9,8 = 98 000 N (Newton).
Co je Archimédova síla: definice a příklady
Archimedova síla vytlačuje tělo z prostředí a vytváří vyskakovací efekt, který se rovná hmotnosti vytlačené kapaliny nebo plynu. Objem tohoto vytěsněného prostředí určuje sílu Archimédea, která působí na tělo nahoru a způsobuje, že se vynořuje.
Příkladem Archimédovy síly mohou být plovoucí objekty, jako jsou lodě, lodě a rafty. Když jsou tyto objekty ponořeny, Archimedova síla na ně působí tak, že je udržuje na povrchu a brání jim v úplném ponoření.
Příkladem Archimédovy síly může být také kulička ponořená do sklenice s vodou. Když balón spadne do vody, síla Archimedes na něj působí nahoru, překračuje jeho hmotnost a nutí ho stoupat k povrchu.
Jak funguje Archimédova síla: základní principy
Základní principy Archimédovy síly jsou:
- Archimedův princip říká, že Archimédova síla působící na tělo se rovná hmotnosti vytlačené tělesem kapaliny nebo plynu. Vypouštěný objem látky je dán plným objemem těla ponořeného do prostředí.
- Podle principu aditivity, pokud se tělo skládá z několika částí, každá část zažije sílu Archimédea úměrnou jeho objemu.
- Princip vztlaku vysvětluje fenomén plavání těla. Pokud je Archimédova síla větší než gravitace těla, vynoří se.
Archimédova síla hraje důležitou roli při řešení různých praktických úkolů. Může být použit k určení objemu ponořeného těla nebo k udržení vztlaku předmětů v kapalině nebo plynu.
Vzorec pro výpočet síly Archimedes: objem a hustota
Vzorec pro výpočet Archimédovy síly je následující:
Síla Archimedes = tělesný objem × hustota kapaliny × zrychlení volného pádu
- objem těla měří se v metrech krychlových (m3), ukazuje, jakou část prostoru zabírá tělo v kapalině nebo plynu;
- hustota kapaliny měří se v kilogramech na metr krychlový (kg / m3), udává, kolik gramů látky je obsaženo v jednom krychlovém metru této kapaliny;
- zrychlení volného pádu obvykle se rovná 9,8 m / s2 na zemském povrchu.
Vezměme si příklad: nechť je těleso s objemem v = 0,5 m3 a hustotou P = 1000 kg/m3, které je pod vodou. V tomto případě bude síla Archimeda definována následovně:
Síla Archimedes = 0,5 m3 × 1000 kg / m3 × 9,8 m / s2 = 4900 N
Síla Archimedes působící na těleso o objemu 0,5 m3 s hustotou 1 000 kg/m3, které je pod vodou, by tedy byla 4 900 N.
Příklady výpočtu Archimédovy síly v různých situacích
Výpočet Archimedovy síly je založen na principu vztlaku, který říká, že těleso ponořené do kapaliny nebo plynu zažívá sílu směřující nahoru, která se rovná hmotnosti kapaliny nebo plynu, který vytlačil.
Podívejme se na několik příkladů, abychom pochopili, jak vypočítat sílu Archimédes v různých situacích.
Příklad 1:
Předpokládejme, že máme železnou kostku se stranou 10 cm, která je zcela ponořena.
Nejprve vypočítáme objem krychle:
Objem krychle = délka × šířka × výška = 0,1 m × 0,1 m × 0,1 m = 0,001 m3.
Poté vypočítáme hmotnost vody vytlačené kostkou:
Hmotnost vody = objem krychle × hustota vody = 0,001 m3 × 1000 kg/m3 = 1 kg.
Nakonec vypočítáme sílu Archimédes:
Síla Archimedes = hmotnost vody × zrychlení volného pádu = 1 kg × 9,8 m / s2 = 9,8 N.
Příklad 2:
Předpokládejme, že máme přehradní kouli o průměru 20 cm ponořenou do oleje o hustotě 800 kg/m3.
Nejprve vypočítáme objem koule:
Objem koule = 4/3 × π × (poloměr koule)3 = 4/3 × 3,14 × (0,1 m)3 ⁄ 0,004 m3.
Poté vypočítáme hmotnost oleje vytlačeného koulí:
Hmotnost oleje = objem koule × hustota oleje = 0,004 m3 × 800 kg/m3 = 3,2 kg.
Nakonec vypočítáme sílu Archimédes:
Archimédova síla = hmotnost oleje × zrychlení volného pádu = 3,2 kg × 9,8 m/s2 ≥ 31,36 N.
To jsou jen dva příklady, které vám pomohou pochopit, jak vypočítat sílu Archimédes v různých situacích. Je důležité si uvědomit, že pro přesný výpočet je třeba vzít v úvahu hustotu a objem vytlačené kapaliny nebo plynu.