Урок «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

§ 1 Действие жидкости и газа на погружённое в них тело

Рассмотрим, что происходит с телом, погруженным в жидкость или газ. Поставим небольшой опыт. Измерим вес металлического цилиндра в воздухе и в воде. Для этого подвесим цилиндр к динамометру. При этом пружина динамометра растягивается до тех пор, пока вес цилиндра и сила упругости пружины не уравновесятся. Отметим, где находится указатель динамометра. Теперь опустим цилиндр в стакан с водой так, чтобы цилиндр полностью погрузился в воду. Мы увидим, что пружина немного сжимается, указатель динамометра будет находиться выше, чем отмеченное значение веса в воздухе.

Итак, вес тела в воде меньше, чем его вес воздухе. Как объяснить этот опыт?

Известно, что в жидкостях и газах существует давление. По закону Паскаля жидкости и газы оказывают давление во всех направлениях, и это давление зависит только от плотности жидкости и высоты столба жидкости.

Рассмотрим силы, действующие на погруженный в воду цилиндр. На боковые стороны цилиндра действуют равные силы, под действием которых тело сжимается. А силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани, не будут равны, так как грани находятся на разной глубине. На верхнюю грань с силой F1 давит столб воды высотой h1 , и эта сила направлена вниз. На нижнюю грань с силой F2 действует столб воды высотой h2 , направленная вверх. Так как нижняя грань находится глубже, то модуль силы F2 больше модуля силы F1 , поэтому тело выталкивается из жидкости с силой, равной разности этих сил: Fвыт = F2 - F1

Чему равна выталкивающая сила?

площади верхней и нижней граней равны: S1 = S2 = S.

Давление жидкости определим по формуле p = gρh, где ρ - плотность жидкости. Получим:

F2 = p2 S2 = gρh2 · S;

F1 = p1 S1 = gρh1 · S;

Fвыт = F2 - F1 = gρh2 · S - gρh1 · S = gρS · (h2 - h1) = gρS · h, гдеh - высотацилиндра.

Произведение площади основания на высоту есть объем цилиндра: S · h= V .

ТогдаFвыт = g · ρжидкости · Vтела

§ 2 Закон Архимеда

Объем погруженного тела равен объему вытесненной жидкости. Тогда произведение плотности жидкости на объем равно массе жидкости m = ρ · V, а произведение массы жидкости на коэффициент тяжести есть вес жидкости: P = m · g.

Следовательно, Fвыт = gm = Pжид: выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в нее тела.

Проверим это утверждение экспериментально. Для проведения опыта возьмем ведерко, называемое ведерком Архимеда, металлический цилиндр, отливной сосуд, стакан и динамометр. В ведерко Архимеда нальем воду, подвесим к динамометру, к ведерку подвесим цилиндр (рис. а). Динамометр покажет вес цилиндра вместе с ведерком. Опустим цилиндр в отливной сосуд, наполненный водой до уровня отливной трубки. При этом часть воды из отливного сосуда выльется в стакан. В воде на цилиндр действует выталкивающая сила, поэтому вес цилиндра уменьшается и пружина динамометра сжимается (рис. б).

Выльем в ведерко Архимеда вытесненную воду. Мы увидим, что указатель цилиндра вернется в прежнее положение (рис. в, г). Опыт доказывает, что выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости.

Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой в честь древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение.

Архимедова сила (обозначается буквой FА) действует на тело, погруженное в жидкость или газ, и направлена вертикально вверх, то есть противоположно силе тяжести

Выясним, от чего зависит величина архимедовой силы. Возьмем два динамометра, одинаковые по объему цилиндры из разных металлов - алюминиевый и стальной, одинаковые по массе цилиндры из алюминия и стали, два стакана: в первый стакан нальем чистую воду, во второй - соленую воду.

Первый опыт (рис. 1.): измерим вес стального цилиндра в чистой воде и в растворе соли, заметим, что во втором случае вес тела окажется меньше, то есть тело сильнее выталкивается из жидкости с большей плотностью.

Второй опыт (рис. 2.): измерим вес одинаковых по массе цилиндров из алюминия и стали в чистой воде. Масса цилиндров одинакова, но плотность стали больше плотности алюминия, значит, его объем меньше. При погружении в воду в весе больше теряет цилиндр большего объема.

Третий опыт (рис. 3.): взвесим алюминиевый и стальной цилиндры равного объема сначала в воздухе, затем в воде, увидим, что при погружении оба цилиндра теряют в весе одинаково.

Результаты этих опытов еще раз убеждают нас в том, что:

Объем жидкости, вытесненной погруженным телом, равен объему этого тела

Vвыт. жидкости= Vтела

Архимедова сила, выталкивающая тело из жидкости, равна весу вытесненной жидкости в объеме этого тела: FА = Pжидкости

Вес тела, погруженного в жидкость, уменьшается на столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ): Pтела в жидкости = mg - Pвыт. жидкости

Архимедова сила зависит только от плотности жидкости и объема погруженного тела (объема погруженной части тела): FА = gρжидVтелаи не зависит от плотности и формы погруженного тела.

Известно, что закон Паскаля применим и к газам. Поэтому на тело, погруженное в газ, также действует выталкивающая сила. Именно под действием выталкивающей силы воздушный шар поднимается вверх.

§ 3 Краткие итоги по теме урока

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, которая называется архимедовой силой в честь древнегреческого ученого Архимеда.

Архимедова сила равна весу вытесненной жидкости в объеме этого тела: FА = Pжид.

Архимедова сила действует на погруженное в жидкость или газ тело, направлена противоположно силе тяжести (вертикально вверх) и определяется по формуле

FА =gρжидкостиVтела

Архимедова сила зависит только от плотности жидкости и объема погруженного тела (объема погруженной части тела).

Вес тела, погруженного в жидкость или газ, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость (или газ): Pтела в жидкости = mg - Pжидкости

Список использованной литературы:

Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 7 класс. – 3-е изд. – М.: ВАКО, 2009. – 368 с.
Волков В.А. Тесты по физике: 7-9 классы. – М.: ВАКО, 2009. – 224 с. – (Мастерская учителя физики).
Кирик Л.А. Физика -7. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. М.: Илекса, 2008. – 192 с.
Контрольно-измерительные материалы. Физика: 7 класс / Сост. Зорин Н.И. – М.: ВАКО, 2012. – 80 с.
Марон А.Е., Марон Е.А. Физика. 7 Дидактические материалы. – М.: Дрофа, 2010. – 128 с.
Перышкин А.В. Физика. 7 класс - М.: Дрофа, 2011.
Тихомирова С.А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. Пособие для учителя. – М.: Новая школа, 2002. – 144 с.
Я иду на урок физики: 7 класс. Часть III: Книга для учителя. – М.: Издательство «Первое сентября», 2002. – 272 с.

Использованные изображения:

§ 50. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело — Физика 7 класс (Перышкин)

Краткое описание:

Когда вы летом купались, то должно быть, замечали, что в воде все тела становятся легче. Там даже можно легко поднять приятеля. Который на воздухе, на суше очень тяжел. Отчего это так? Конечно, всё объясняется действием жидкости, воды, на погруженное в неё тело, давлением воды.
Вода, окружая тело со всех сторон, производит на него со всех сторон давление. Но давление не везде одинаковое. Снизу оно больше, чем сверху. Почему? Да потому что снизу глубина больше. Ведь, как вы знаете, давление жидкости зависит от глубины. А что будет с телом, если давление на него снизу больше, чем сверху? Правильно, его будет выталкивать вверх. Получается, что в жидкости на тело действует сила, выталкивающая его из жидкости. Она так и называется – выталкивающая сила. А удастся ли телу при этом всплыть или оно потонет – это зависит ещё и от второй силы, силы тяжести, которая тянет тело вниз.
Выталкивающая сила действует на тела не только в жидкостях, но и в газах. И об этом вы прочитаете в параграфе пятьдесят.

Под водой мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе. Если погрузить пробку под воду и выпустить там ее из рук; то она всплывет. Как можно объяснить эти явления? Мы знаем, что жидкость давит на дно и стенки сосуда, а если внутрь ее поместить какое-нибудь твердое тело, то оно также будет подвергаться давлений.

Рассмотрим силы давления, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в нее тело. Чтобы легче было рассуждать, выберем тело, которое имеет форму параллелепипеда с основаниями, параллельными свободной поверхности жидкости (рис. 135). Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны и уравновешивают друг друга. Под действием этих сил тело только сжимается. А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, неодинаковы. На верхнюю грань давит сверху с силой F1, столб жидкости высотой h1. На уровне нижней грани тела давление производит столб жидкости высотой h2. Это давление, как мы знаем, передается внутри жидкости во все стороны. Следовательно, на нижнюю грань тела снизу вверх с силой F2 давит столб жидкости высотой h2. Но h2 больше h1 следовательно, и модуль силы F2 больше модуля силы F1. Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F, равной разности сил F2-F1.

Существований силы, выталкивающей тело из жидкости, легко обнаружить на опыте.

На рисунке 136, α изображено тело, подвешенное к пружине со стрелкой на конце. Растяжение пружины отмечает на штативе стрелка-указатель. При опускании тела в воду пружина сокращается (рис. 136, б). Такое же сокращение пружины получится, если действовать на тело снизу вверх с некоторой силой, например рукой.

Следовательно, опыт подтверждает, что на тело, находящееся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости.

Газы, как мы знаем, во многом схожи с жидкостями. К ним, также применим закон Паскаля. Поэтому и на тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа. Под действием этой силы воздушные шары поднимаются вверх. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно также наблюдать на опыте.

К укороченной чашке весов подвешивают стеклянный шар или большую колбу, закрытую пробкой. Весы уравновешивают. Затем под колбу (или шар) ставят широкий сосуд так, чтобы он окружал всю колбу. Сосуд наполняют углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха. При этом равновесие весов нарушается. Чашка с подвешенной колбой поднимается вверх (рис. 137). На колбу, погруженную в углекислый газ, действует большая выталкивающая сила по сравнению е той, которая действует на нее в воздухе,

Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу, поэтому если какое-либо тело взвесить в жидкости или газе , то его вес окажется меньше веса в вакууме (пустоте).

Именно этим объясняется, что в воде мы достаточно легко поднимаем тела, которые с трудом удерживаем в воздухе.

Архимед (287-212 гг, до нашей эры )-древнегреческий ученый, физик и математик. Установил правило рычага, открыл закон гидростатики, носящий его имя.

Вопросы.

Какие известные вам из жизни явления указывают на существование выталкивающей силы?
Как доказать, основываясь на законе Паскаля, существование выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость ?
Как показать на опыте, что на тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила?
Как на опыте показать, что и на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила?

Конспект урока по физике в 7 классе.

Тема: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело.

Тип урока : комбинированный.

Цели урока:

образовательная: ознакомление школьников с новыми физическими явлением - действие жидкости на погруженное в нее тело; установление, от каких факторов зависит выталкивающая сила, от каких не зависит;

воспитательная: формирование познавательного интереса к физике; воспитание толерантного отношения друг к другу;

развивающая: формирование интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, систематизировать знания.

Задачи:

Формирование знаний о выталкивающей силе, умений применять полученные знания для решения качественных задач

Развитие исследовательских умений: ставить цели, наблюдать, анализировать, делать выводы

Формирование коммуникативных умений: взаимодействовать в паре, группе, высказывать свою точку зрения

Развитие рефлексивных умений: осуществлять самооценку, соотносить уровень своих знаний с требованиями программы.

обучение навыкам самостоятельного получения новых знаний;

формирование сознательной деятельности обучающихся при изучении нового материала;

формирование умения наблюдать, анализировать, делать выводы;

формирование навыков сотрудничества в процессе совместного познания.

Планируемые результаты:

Личностные: проявление эмоционально - ценностного отношения к учебной проблеме; творческого отношения к процессу обучения;

формирование интереса к познанию окружающего мира;

установление значения результатов своей деятельности для удовлетворения жизненных потребностей;

Метапредметные: овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, овладение универсальными способами деятельности на примерах выдвижения гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез;

формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;

приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации.

Предметные: умение измерять выталкивающую силу, используя динамометр; различать в каких случаях эта сила больше(меньше); выяснить, от чего зависит сила.

Оборудование: динамометры, мензурки с водой, сосуд с раствором соли, нитка, пластилин, алюминиевые цилиндры, латунный цилиндр, парафиновый шарик.

Этапы урока

I. Организационный момент урока. - 4 мин.

II. Актуализация знаний (кроссворд). - 4 мин.

III. Мотивация, постановка проблемы - 2 мин.

IV. Исследование, эксперимент (самостоятельная работа учащихся). - 12 мин.

V. Обобщение и систематизация (заполнение таблицы) - 5 мин.

VI. Закрепление изученного (качественные задачи, загадки). - 6 мин.

VII. Рефлексия (тест). - 3 мин.

VIII. Заключение. Домашнее задание. - 1 мин.

Ход урока:

I. Организационный момент:

Здравствуйте, ребята! Садитесь!

Девизом нашего сегодняшнего урока послужит высказывание Иммануила Канта:

Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.

Как известно, опыт и наблюдение - величайшие источники мудрости. А доступ к ним открыт для каждого из вас.

II. Актуализация.

Начнем наш урок с интеллектуальной разминки, которая поможет освежить ваши знания, необходимые сегодня при изучении новой темы. Для этого вам нужно вспомнить формулы вычисления следующих физических величин:

Вес тела.

Давление жидкости и газа.

Сила давления.

Масса тела.

Объем цилиндра.

Работа с формулами (найти соответствие):

I I I. Мотивация:

Попробуем использовать эти знания при изучении новой темы.

Эксперимент: В сосуде на дне лежит парафиновый шарик. Наливаем воду, парафиновый шарик всплыл.

Почему тело всплыло?

(на него действует сила, направленная вверх).

А действуют ли газы на тело, погруженное в них?

(да, например, воздушный шар). Если ребята затрудняются ответить на вопрос, можно продемонстрировать заранее спрятанный воздушный детский шарик.

Как мы можем сформулировать тему нашего урока?

Запишем тему нашего урока: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».

IV. Изучение нового материала (исследование, эксперимент)

Давайте экспериментально выясним, на все ли тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила?

Фронтальная работа:

На каждом столе у вас есть динамометр и металлический цилиндр.

Определите вес данного тела в воздухе Р1.

Не снимая с динамометра, погрузите это тело в воду и определите вес этого тела в воде Р2.

Сравните результаты и сделайте вывод. (Р2 < Р1).

Проблема: Почему вес тела в воде меньше веса тела?

(существует сила, действующая на тело в воде и направленная вверх)

● Таким образом, на любое тело, погруженное в жидкость или газ действует выталкивающая сила. (Записываем вывод в тетрадь). Эту силу ещё называют силой Архимеда. А почему, мы узнаем чуть позже.

- Подумайте, как можно это сделать?

/ответы учащихся - формулировка вывода на слайде для проверки/

Итак, мы выяснили, что на погруженное в жидкость или газ тело действует архимедова сила.

Продолжаем исследование; давайте-ка, подумаем, от каких факторов (физических величин) зависит выталкивающая сила?

Выдвижение гипотез: F A зависит от:

Плотности тела

Объёма тела

Плотности жидкости

От глубины погружения

От формы тела

А теперь давайте работать в группах, попробуем все эти гипотезы проверить экспериментально и выяснить, какие гипотезы верны.

Ведь как говорил наш соотечественник М. В. Ломоносов: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».

Работа в группах.

Определим, от каких фактов зависит или не зависит выталкивающая сила.

Разбиваемся на небольшие группы по 4-5 человек. Каждая группа получает свое задание. Работаем в парах. У каждого из вас на парте имеется Лист исследования с заданием и инструкцией к его выполнению. Подпишите, пожалуйста, свой лист и приступайте к исследованию.

Задание первой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от массы и плотности тела.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и латунный цилиндры, нить.

Порядок выполнения задания:

1. Возьмите алюминиевый цилиндр. Определите с помощью динамометра вес цилиндра в воздухе Р1.

2. Не снимая с динамометра, погрузите цилиндр в воду и определите вес этого цилиндра Р2.

3.Определите выталкивающую силу, действующую на цилиндр.

4. Повторите опыт с латунным цилиндром. Результаты измерений внесите в таблицу:

5. Сравните плотности тел (см. табл. №2 стр. 50 учебника) и выталкивающие силы, действующие на тела_______________________________________________________________

Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от плотности тела или массы.

Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание второй группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема тела.

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить.

Порядок выполнения задания:

Возьмите тело с меньшим объемом и

Погрузите это тело в воду и определите вес тела в воде Р2.

Повторите опыт с телом большего объема.

Определите выталкивающую силу в обоих случаях. Результате внесите в таблицу:

Сравните результаты и сделайте выводы о зависимости (независимости) выталкивающей силы от объема.

Задание третьей группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от объема погруженной в жидкость части тела.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело, нить.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1 _____________________.

Погрузите тело на половину в воду и определите вес тела в воде Р2________________________.

Определите выталкивающую силу Fвыт 1 = P1 - P2________________________________________________.

Опустите тело полностью в воду и определите вес тела в воде Р3____________________________.

Определите выталкивающую силу Fвыт 2 = P1 - P3_________________________________________________.

Сравните выталкивающие силы: Fвыт1 и Fвыт2. Сделайте вывод о зависимости (не зависимости) выталкивающей силы от объема погруженной в жидкость части тела.

Задание четвертой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости, в которую погружено тело.

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, сосуд с раствором соли, небольшое тело.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1.

Опустите тело полностью в сосуд с водой и определите его вес в воде Р2.

Повторите этот опыт с раствором соли.

Определите выталкивающие силы в обоих случаях и занесите результаты в таблицу:

Чем отличаются эти жидкости?

Что можно сказать о выталкивающих силах, действующих на тело в различных жидкостях?

Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от плотности жидкости.

Задание пятой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела внутри жидкости.

Оборудование: сосуд с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.

Порядок выполнения работы:

Определите вес тела в воздухе Р1.

Определите вес тела в воде на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1, Р2.

Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на тело на разной глубине. Результаты измерения и расчета занесите в таблицу:

Сравните выталкивающие силы, действующие на тело на разной глубине.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.

Задание шестой группе.

Цель: выяснить, зависит ли выталкивающая сила от формы тела, погруженного в жидкость.

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить, динамометр.

Порядок выполнения задания:

Кусочку пластилина придайте форму шара.

определите вес тела в воздухе Р1.

Опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2.

Определите выталкивающую силу, действующую на тело.

Измените форму тела (куб, цилиндр…).

Повторите опыт. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

Сравните силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) выталкивающей силы от формы тела.

V . Обобщение и систематизация

По ходу отчетов каждой группы на доске таблица

Молодцы! Все группы справились со своими заданиями.

Впервые обратил внимание на существование этой силы древнегреческий учёный Архимед, живший в городе Сиракузы на Сицилии в III веке до нашей эры. А что этому предшествовало посмотрите сами...

(просмотр видеофрагмента)

Вот так Архимед нашёл решение задачи Гиерона. Поэтому силу, действующую на погруженные в жидкость или газ тела, мы называем Архимедовой силой.

V II . Закрепление изученного. (качественные задачи на слайдах)

1. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже, стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?

3. Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковороде?

4. Почему в недосоленом супе ощипаная курица тонет, а в пересоленом спасается вплавь?

VIII . Контроль и самоконтроль (рефлексия)

Итоговый тест: «Верю, не верю»

1. Выталкивающая сила действующая на погруженное в жидкость тело зависит от плотности тела.

2. Вес тела в жидкости меньше веса этого же тела в воздухе.

3. Выталкивающая сила также возникает и в газах.

4. В воду опущены два тела разной формы, но равные по объему. На первое тело действует большая выталкивающая сила.

5. Выталкивающая сила направлена вверх.

ОТВЕТЫ: -, +, +, - , + . (нет, да, да, нет, да)

X . Домашнее задание §48 (выучить определения и формулы). Записать в тетрадь три доказательства существования выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость.

Из повседневной жизни известно, что вес тела уменьшается, если погрузить его в воду. На этом явлении основано, например, плавание судов.

Воздушные шары поднимаются в воздух из-за существования некоторой силы, направленной противоположно силе тяжести. Силу, с которой жидкость или газ действуют на погружённое в них тело, называют также силой Архимеда . Рассмотрим природу этой силы.

Как известно, жидкость (или газ) оказывает некоторое давление на каждую точку поверхности тела, погружённого в неё. Но чем ниже точка, тем большее давление оказывается на неё.

Следовательно, на нижние грани тела оказывается большее давление, чем на верхние. Значит, сила, действующая на тело снизу, больше силы, действующей на него сверху.

Значит, жидкость (или газ) действует на погружённое в неё тело с некоторой силой, направленной вверх. Отметим, что если нижняя поверхность тела плотно прилегает к дну сосуда с жидкостью, то жидкость действует на тело с силой, направленной вниз, так как тогда она будет давить только на верхнюю часть тела, не проникая под нижнюю. Тогда сила Архимеда отсутствует.

Величина силы Архимеды, действующей на тело

Рассмотрим величину силы Архимеда, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Заменим (мысленно) тело жидкостью (или газом) в объёме этого тела. Очевидно, этот объём находится в покое относительно окружающей жидкости (или газа).

Получается, что сила Архимеда, действующая на данный объём, равна силе тяжести по модулю и противоположна по направлению.

Отсюда вывод: сила Архимеда, действующая на тело, погружённое в жидкость или газ, по модулю равна весу жидкости или газа в объёме этого тела, и противоположна по направлению, т.е. её можно рассчитать по формуле p*g*V, где р – плотность жидкости или газа, g – ускорение свободного падения, V– объём тела.

Для газа это, правда, не всегда верно, т.к. его плотность на разных высотах разная. Из этой формулы вытекает, что если средняя плотность тела больше плотности жидкости (или газа), в которую погружено тело, то вес тела больше веса жидкости в его объёме, и тело тонет

Если средняя плотность тела равна плотности жидкости или газа, тело находится в покое в толще жидкости или газа, не всплывает и не тонет, т.к. сила Архимеда уравновешивается силой тяжести, действующей на тело; если же средняя плотность тела меньше плотности жидкости или газа, тело плавает.

Пример задачи

Рассмотрим пример. Алюминиевый цилиндр имеет в воздухе вес 54 Н, а в некоторой жидкости – 40 Н. Определите плотность жидкости.

Решение. Найдём объём цилиндра: V=P/g/p, где V – объём, P - вес тела, p1 – плотность тела, т.е. V=54 Н: 10 Н/кг: 2700 кг/м3 = 0,002 м3

Найдём силу Архимеда, равную разности весов в воздухе и в воде.