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.

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.

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.

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.

Существует несколько интересных трюков, демонстрирующих, что тело остается в покое до тех пор, пока на него не подействует несбаланси­рованная сила. Рисунок 3.5 показы­вает четыре примера проявления гори­зонтально направленной силы, имею­щей малый эффект или совсем его не оказывающей.

Трюк 1. Поставьте стакан, час­тично наполненный водой, на стол, покрытый скатертью без швов. Затем выдерните скатерть, не трогая стакан и не разлив воду. (Если скатерти при­дан быстрый, резкий рывок, то гори­зонтально направленная сила между скатертью и основанием стакана ока­жется недостаточно велика и длительность ее действия не будет достаточ­ной для продвижения стакана в го­ризонтальном направлении. Скатерть внезапно убрана, и стакан падает вер­тикально на стол под действием силы тяжести.

Исаак Ньютон (1642—1727) изу­чал движение объектов и сформули­ровал три закона движения.

Первый закон

Любой объект, находящийся в по­кое, будет оставаться в покое, пока на него не подействует внешняя сила. Также и объект, движущийся с не­изменной скоростью по прямой линии, будет продолжать движение, пока к нему не будет приложена внешняя сила.

Первое утверждение, приведенное выше, подтверждается личным опытом каждого. Например, если вы остав­ляете на скамье книгу, то она оста­нется в том же положении, пока кто-нибудь не сдвинет ее, т. е. не прило­жит к ней силу. Если книга не нахо­дится в том месте, где вы ее положи­ли, то единственным разумным выво­дом явилось бы то, что кто-то «под­толкнул» или «потянул» ее в новое положение.

Когда инструкции внимательно прочитаны, прибор собран по приве­денной схеме, сама схема изображена правильно, обозначены ее составные части, составлена таблица для записи результатов, вы готовы к проведению самого эксперимента. Каждое измере­ние или показание прибора сразу должны заноситься в приготовленную таблицу результатов. Лучше всего было бы записывать эти результаты сначала карандашом, а затем, если расчеты подтверждают их правиль­ность, обвести результаты чернилами.

Письменная запись результатов эксперимента должна всегда следо­вать образцу, предоставленному вам учителем. Следующий пример по­казывает план, который часто ис­пользуется:

Заголовок. Проверка закона Гука для винтовой пружины.

Пояснение. Закон Гука утвержда­ет, что в случае, когда не превыша­ются пределы упругости, растяжение е пружины прямо пропорционально ве­су груза L, присоединенного к ней.

Схема. Схема должна быть точно вычерчена и правильно обозначена.

Метод. Подробный отчет о последо­вательных действиях по проведению эксперимента должен быть написан в прошедшем времени. Он должен со­держать достаточно сведений для того, чтобы другой человек, незнакомый с экспериментом, прочитав его, мог успешно повторить проведенный эксперимент. Все меры предосторож­ности или дополнительные действия по улучшению работы прибора должны быть включены в описание метода. Таким образом, письменная запись должна быть точным, хронологически последовательным отчетом о том, что было сделано и как это было сделано.