Выталкивание в жидкостях

   Один и тот же объект погружается больше или меньше в разные жидкости Хорошо известно, что определен­ные твердые вещества, например проб­ка и дерево, плавают в воде, в то время как другие, такие, как стекло, камень и металлы, тонут. Какие же свойства твердого тела и жидкости определяют, утонет тело или нет? Решающим фак­тором является соотношение плотнос­ти твердого тела и плотности жид­кости. Если плотность твердого тела больше плотности жидкости, то его масса более плотно упакована в дан­ный объем. Поэтому вес жидкости, ко­торую он вытесняет, меньше его веса, и, таким образом, выталкивающая сила также меньше, чем вес твердого тела. Таким образом, присутству­ет направленная вниз результирую­щая сила (W - U) = (вес - вытал­кивающая сила), которая действует на твердое тело, и оно тонет.

    Ускорение твердого тела при погружении в воду будет меньше ускорения свободного падения. Вместе с тем сопротив­ление воды движению твердого тела мало, и поэтому оно ускоряется доста­точно быстро.

    Если стальной шарик брошен в вязкую жидкость, такую, как гли­церин, то все происходит совсем иначе. Когда шарик брошен в эту жидкость, он ускоряется; сила внутреннего тре­ния (вязкость) F глицерина, дейст­вующая на шарик, увеличивается со скоростью шарика до тех пор, пока эта и выталкивающая силы в сумме не станут равны его весу. Когда силы уравновесятся, шарик продолжит дви­жение с постоянной скоростью, извест­ной под названием предельной ско­рости падения.


Дата: 13-11-2011, 09:45

Проверяем закон Архимеда

Прибор для проверки закона Архимеда

   При проведении исследования - проверка на практике закона Архимеда, можно использовать прибор, показанный на рисунке. Подвесьте при помощи тонкой нити на пружинные весы твердое тело, например брусок металла. Запишите вес W1 твердого тела. Используемый брусок должен давать растяжение, близкое к максимальному для применяемых весов. Наполните отливной сосуд водой до уровня стока, соберите и удалите излишки воды, вылившейся через сток. Поместите чистый сухой лабораторный стакан на весы и запишите его вес w1. Затем осторожно опустите висящее на весах твердое тело в отливной сосуд так, чтобы часть его погрузилась в воду.

   Хотя вес W1твердого тела не изменился, показание W2 на пружинных весах дает кажущееся уменьшение веса. Эта видимая потеря веса является следствием действия направленной вверх выталкивающей силы U1, действующей на твердое тело вследствие вытеснения им воды.


Дата: 24-10-2011, 12:39

Закон Архимеда

Закон Архимеда

Представим себе пробку, которая погружается под поверхность воды в сосуде (рис. 3.14).  Силами,   действующими на пробку, являются сила тяжести W и сила давления F вниз пальца плюс выталкивающая сила U1 воды. Если пробка неподвижна, то W + F = U1. Поскольку U1>W, то ре­зультирующая этих двух сил, направ­ленная вверх (U1 — W), заставит пробку ускоряться вверх, когда палец уб­ран. Постепенно пробка придет в сос­тояние покоя в частично погруженном в воду положении. Это произойдет при U2=W, т. е. когда выталкиваю­щая сила U2 станет равна весу пробки. Архимед исследовал закономерности плавания тел и обнаружил зависи­мость, известную как закон Архиме­да.


Дата: 8-06-2011, 15:13

Выталкивающая сила

Выталкивающая сила

Теперь давайте перейдем от сил в твердых телах к силам в жидкостях. Если твердое тело погружается в жид­кость, то оно будет вытеснять жид­кость и в результате жидкость будет оказывать ответное давление на твер­дое тело. Это пример третьего закона движения Ньютона, который утверж­дает, что действие и противодействие равны и противоположны. Исходящая от жидкостей направленная вверх си­ла, действующая на объекты, поме­щенные в жидкость, известна как выталкивающая сила. Выталкиваю­щая сила действует на тело в жид­кости, даже если это тело закрепле­но на какой-то опоре, такой, как, например, дно сосуда. Мраморный шарик, брошенный в воду, находя­щуюся в сосуде, погрузится на его дно, как показано на рисунке 3.13, а.


Дата: 8-06-2011, 15:00

Исследование воздействия возрастающей силы на металл

Исследование воздействия возрастающей силы на металл

Зажмите один конец тонкой медной про­волоки длиной от 2 до 3 м и перекиньте ее через легко вращающееся колесико блока, как показано на рисунке. Присоедините  груз весом 0,5 Н к другому концу проволоки, для того чтобы она натянулась. Затем присоеди­ните к проволоке указатель так, чтобы он на­ходился рядом с миллиметровой шкалой.

До­бавляйте к висящему грузу различные гирьки порциями, например весом по 0,5 Н, и отме­чайте растяжение для каждого груза. В этом исследовании вы можете нагружать  проволоку до ее предела упругости и выше его, пока проволока не порвется.


Дата: 8-06-2011, 14:42

Установление зависимость между приложенной силой и растяжением

Прибор для измерения растяжения

Соберите прибор, как показано на рисун­ке 3.7, а. Установите иглу на нижнем конце пружины, чтобы она действовала как указа­тель, и отметьте положение указателя на из­мерительной линейке при отсутствии прило­женной силы. Этот произвольный нуль дол­жен быть проверен в конце эксперимента, чтобы удостовериться, что максимальная сила, приложенная к пружине, не превысила пре­дел упругости. Прикрепите крюк для взвеши­вания (к которому подвешиваются грузы с известной массой) к нижнему концу пружины. Когда пружина перестанет колебаться, отметь­те новое положение указателя. Разность двух показаний дает растяжение е, которое может быть выражено в мм. Присоединяйте гирьки, например, весом по 0,5 Н к крюку (вес кото­рого также равен 0,5 Н), чтобы сила, растя­гивающая пружину, могла увеличиваться от нуля до 3 Н порциями по 0,5 Н.


Дата: 8-06-2011, 14:05

Закон Гука для пружины

Роберт Гук. Закон гука для пружины

Взаимосвязь между растяжением спиральной пружины и приложенной силой впервые была исследована Ро­бертом Гуком и известна как закон Гука. Закон Гука утверждает, что для спиральной пружины или другого упругого материала растяжение е прямо пропорционально приложенной силе F, если не преодолен предел упру­гости.

Предел упругости определяет­ся максимальной силой, при которой еще не получаются остаточные дефор­мации (остающиеся в теле после сня­тия нагрузки). При силах, не дохо­дящих до предела упругости, пружина возвращается к своей исходной длине или   форме   после   снятия   нагрузки.


Дата: 8-06-2011, 13:34

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved