2015-05-26
612
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 28
ТЕМА: ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ АРХИМЕДА
Цель:приобрести умение измерять архимедову силу с помощью динамометра, установить вид зависимости архимедовой силы от объема погруженной части тела.
Приборы и принадлежности:
1. Штатив универсальный (основание)
2. Штативный стержень, 
=600 мм
3. Зажим-насадка
4. Динамометр, 2 Н
5. Универсальный зажим
6. Алюминиевый брусок
7. Железный брусок
8. Мерный цилиндр, 100 мл
9. Отливной сосуд, 250 мл, 1 шт.
10. Набор разновесов, 1 г - 50 г
11. Держатель для гирь с отверстиями
12. Гиря с отверстием, 10 г, черная
13. Мерный цилиндр, 50 мл, прозрачный
14. Гиря с отверстием, 50 г, черная.
15. Рычаг
16. Стрелка для рычага
17. Чаша весов, пластмассовая
18. Пластина со шкалой
19. Крепежный болт
20. Пипетка с резиновым колпачком
Краткая теория
На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость, действующую, как мы знаем, силы давления. Так как давление увеличивается с глубиной погружения, то силы давления, действующие на нижнюю часть тела и направленные вверх, больше, чем силы, действующие на верхнюю его часть и направленные вниз, и мы можем ожидать, что равнодействующая сил давления будет направлена вверх. Опыт подтверждает это предположение.
Если, например, гирю, подвешенную к крючку динамометра, опустить и воду, то показание динамометра уменьшится. Равнодействующая сил давления на тело, погруженное в жидкость, называет и выталкивающей силой. Выталкивающая сила может быть больше силы тяжести, действующей на тело; например, кусок пробки, привязанный к дну сосуда, наполненного водой, стремясь всплыть, натягивает нитку. Выталкивающая сила возникает и в случае частичного погружения тела. Кусок дерева, плавающий на поверхности воды, не тонет именно благодаря наличию выталкивающей силы, направленной вверх.
Если тело, погруженное в жидкость, предоставить самому себе, то оно тонет, остается в равновесии или всплывает на поверхность жидкости в зависимости от того, меньше ли выталкивающая сила силы тяжести, действующей на тело, равна ей или больше ее. Выталкивающая сила зависит от рода жидкости, в которую погружено тело. Например, кусок железа тонет, но плавает в ртути; значит, в воде выталкивающая сила, действующая на этот кусок меньше, а в ртути — 
больше силы тяжести.
Найдем выталкивающую силу, действующую на твердое тело, погруженное в жидкость.
Выталкивающая сила, действующая на тело, есть равнодействующая сил давления жидкости на его поверхность. Представим себе, что тело удалено и его место занято той же жидкостью. Давление на поверхность такого мысленно выделенного объема будет таким же, каким было давление на поверхность самого тела. Значит, и равнодействующая сила давления на тело (выталкивающая сила) равна равнодействующей сил давления на выделенный объем жидкости. Но выделенный объем жидкости находится в равновесии. Силы, действующие на него,— это сила тяжести 
и выталкивающая сила 
. Значит, выталкивающая сила равна по модулю силе тяжести, действующей на выделенный объем жидкости, и направлена вверх. Точкой приложения этой силы должен быть центр тяжести выделенного объема. В противном случае равновесие нарушилось бы, так как сила тяжести и выталкивающая образовали бы пару сил.
а)Равнодействующая сил давления на поверхность погруженного тела равна силе тяжести, действующей на жидкость, объем которой равен объему тела б) Если бы точка приложения равнодействующей силы не совпадала с центром тяжести вытесненного объема жидкости, то получилась бы пара сил и равновесие этого объема было бы невозможным.
Но, как уже сказано, выталкивающая сила для выделенного объема совпадает с выталкивающей силой тела. Мы приходим, таким образом, к закону Архимеда: Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна по модулю силе тяжести, действующей на жидкость в объеме, занимаемом телом (вытесненный объем), направлена вертикально вверх и приложена в центре тяжести этого объема
