Закон Архимеда

Действие сил давления жидкой (газообразной) среды на погружённое в неё тело описано в законе Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, и равная по модулю весу жидкости (газа), взятой в объёме погружённой части тела.

Выталкивающая сила (сила Архимеда) – равнодействующая сил давления среды на погружённое в неё тело. Из закона Архимеда следует, что модуль силы Архимеда равен:

где ρ _ср – плотность среды, g – ускорение свободного падения, V _пчт – объём погружённой в среду части тела.

Благодаря действию выталкивающей силы, тела могут плавать в жидкой или газообразной среде. Плавание тел является одним из видов равновесия. Согласно первому условию равновесия:

После проекции этого уравнения на направление ускорения свободного падения получим:

Полученное равенство называют условием плавания тел: тело плавает в жидкости (газе), если действующая на него выталкивающая сила равна по модулю силе тяжести тела. Если сила тяжести тела, полностью погружённого в среду (V _пчт = V _тела), больше силы Архимеда, то тело тонет. Если сила Архимеда больше силы тяжести, то тело всплывает.

Используя формулы для силы Архимеда и плотности тела, можно получить другую форму условия плавания тел для случая, когда тело полностью погружено в среду: тело плавает в жидкости (газе), если плотность этого тела равна плотности жидкости (газа). Если плотность тела больше плотности среды, то тело тонет. Если плотность среды больше плотности тела, то тело всплывает.