2015-05-26
587
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
