Выполнение эксперимента

Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело

Цель работы: изучение параметров, от которых зависит сила Архимеда, действующая на погруженное в жидкость тело.

Введение

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (архимедова сила). Согласно закону Архимеда выталкивающая сила F _А направлена вертикально вверх и численно равна весу вытесненной телом жидкости (или газа). Математически закон Архимеда выражается формулой

F _А = r gV,

где r — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения; V — объем погруженной в жидкость (или газ) части тела. В состоянии невесомости архимедова сила не действует.

За счет выталкивающей силы вес любого тела, находящегося в жидкости, оказывается меньше, чем в воздухе. Если вес тела в воздухе Р ₁, а в жидкости Р ₂, то значение архимедовой силы, действующей на это тело при его погружении в жидкость, можно найти как разность Р ₁ и Р ₂, т. е.

F _А = Р ₂ – Р ₁.

Описание эксперимента

В этой работе вам предлагается измерить выталкивающую силу, действующую на погруженное в жидкость тело, а также исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела и от его массы.

Измерение архимедовой силы будет проведено с помощью датчика силы: сначала тело будет взвешено в воздухе и в жидкости, а затем будет вычислена разность полученных значений.

Оборудование и материалы

№	Наименование	Количество оборудования на одну бригаду
	УИОД
	ПО LabQuest App
	Датчик силы
	Штатив универсальный с муфтой и лапкой
	Мерный цилиндр (мензурка)
	Набор тел разной массы и одинакового объема (с крючками, 20–30 см3)
	Бечевка длиной 20 см

Задачи

1. Измерить вес тел в воздухе и в воде.

2. Определить выталкивающую силу, действующую на погруженные в воду тела.

3. Исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела.

4. Исследовать зависимость выталкивающей силы от объема погруженной части тела.

5. Исследовать зависимость выталкивающей силы от массы тела.

6. Проанализировать полученные данные.

7. Сделать выводы.

Выполнение эксперимента

1. Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности проведения практических работ в кабинете физики.

2. Перед началом работы вам необходимо проверить подключение и работу датчика силы. Подключите датчик к УИОД. Выберите в меню Файл пункт Новый. Датчик должен определиться автоматически, тогда на экране устройства вы увидите изображение, показанное на рисунке 1.

Рис. 1

3. Для проведения эксперимента вы должны изменить Частоту замеров датчика на 1 Гц и Время эксперимента на 10 с.

4. Далее соберите экспериментальную установку (рис. 2). Для этого к штативу подвесьте датчик силы. Перед началом эксперимента обнулите показания датчика, выбрав в меню Датчики пункт Обнулить.