Параграф 46 Физика 7 класс Пёрышкин | Конспект

🎈 Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

🌊 Давление жидкости на погружённое в неё тело

Жидкость, находясь в сосуде, оказывает давление на погруженное в неё тело.

• Давление на дно и стенки сосуда зависит от глубины, плотности жидкости и силы тяжести.

• Если тело помещено в жидкость, давление на него распределяется равномерно по всем направлениям.

• На нижнюю часть тела действует большее давление из-за глубины, чем на верхнюю.

• Данная разница давлений создаёт подъемную силу.

• Эта разница давлений обуславливает возникновение выталкивающей силы, направленной вверх.

• Выталкивающая сила противодействует силе тяжести.

• Сила, действующая на нижнюю часть тела, всегда больше силы, действующей на верхнюю, из-за разности высоты столба жидкости.

🚢 Выталкивающая сила жидкости

Выталкивающая сила возникает из-за разности давлений на верхнюю и нижнюю части тела.

• Эта сила равна весу жидкости, вытесненной телом.

• Данная сила зависит от объёма вытесненной жидкости.

• Формула Архимеда описывает её: F = ρgV.

• В этой формуле ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, а V — объём вытесненной жидкости.

• Эта сила всегда направлена вверх и уменьшает кажущийся вес тела.

• Если масса вытесненной жидкости равна массе тела, оно будет плавать на поверхности.

• Если масса вытесненной жидкости меньше — тело будет опускаться.

• В воде тело поднимается, когда выталкивающая сила больше силы тяжести.

☁️ Давление газа на погружённое в него тело

Газы, подобно жидкостям, оказывают давление на погружённые в них тела.

• Из-за малой плотности выталкивающая сила в газах меньше.

• Формула для расчета остаётся аналогичной: F = ρgV.

• Выталкивающая сила в газах действует на тела с меньшей плотностью, например на воздушные шары.

• Опыт с углекислым газом показывает, что в среде с большей плотностью выталкивающая сила возрастает.

• Это объясняет поведение воздушных шаров в воздухе и аэростатов.

• Выталкивающая сила в газах незначительна, но важна для расчета подъёмной силы летательных аппаратов.

• В условиях высоких плотностей газа, например, в углекислом газе, эта сила может превышать силу тяжести воздуха.

⚖️ Сила тяжести и выталкивающая сила

Сила тяжести действует на все тела и направлена вниз, завися от массы тела и ускорения свободного падения.

• В жидкости и газах выталкивающая сила действует противоположно.

• В случае равенства выталкивающей силы и силы тяжести тело остаётся в равновесии.

• При большей выталкивающей силе тело поднимается на поверхность.

• В жидкостях сила тяжести компенсируется выталкивающей силой.

• В газах эта сила мала, но влияет на поведение лёгких объектов, таких как шары и аэростатов.

• Вычисление этих сил позволяет определить поведение тел в разных средах.

🏗️ Практическое применение выталкивающей силы

Выталкивающая сила используется в инженерии и судостроении для расчета плавучести объектов.

• С её помощью определяют объём, необходимый для поддержания судов на воде.

• В воздухе выталкивающая сила применяется для расчета подъёма аэростатов.

• Увеличение объема тела ведёт к росту выталкивающей силы.

• Суда и корабли проектируются так, чтобы выталкивающая сила превышала силу тяжести.

• Летательные аппараты используют принцип малой плотности газа для подъема в воздух.

💎 База параграфа

• 📐 Величины и формулы:

  • Выталкивающая сила (Fвыт) — измеряется в Ньютонах (Н). F = ρgV.

  • Плотность среды (ρ) — измеряется в кг/м³.

  • Объём вытесненной среды (V) — измеряется в м³.

  • Ускорение свободного падения (g) — 9,8 Н/кг.

• 🧪 Явления и опыты:

  • Опыт с углекислым газом — доказательство роста выталкивающей силы при увеличении плотности газа.

  • Разность давлений — физическая причина возникновения силы, выталкивающей тело из жидкости.

• 📖 Определения:

  • Выталкивающая сила — сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, направленная вертикально вверх.

  • Закон Архимеда — выталкивающая сила равна весу вытесненной телом жидкости или газа.

📝 Подведем итоги

• Любая жидкость или газ пытается «выплюнуть» тело наружу, потому что снизу на него давит сильнее, чем сверху.

• Главный закон здесь — Закон Архимеда: сила F = ρgV напрямую зависит от того, насколько жирную плотность имеет среда и какой объем занимает тело.

• В воде мы кажемся легче, потому что выталкивающая сила берет часть нашего веса на себя.

• Газы тоже толкают тела вверх, но делают это слабо из-за своей низкой плотности — этого хватает только для воздушных шаров.

• Вся современная инженерия, от огромных танкеров до дирижаблей, строится на точном балансе силы тяжести и силы Архимеда.