Согласно архимедову, закону...

Всем известная формулировка: “на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной жидкости” является формулировкой правила Архимеда для определения выталкивающей силы. Но что потом с этой силой делать?

Если мы попытаемся узнать конечный результат – узнать, что произойдёт с телом, погруженным в жидкость (решить физическую задачу) , то увидим, что нам это определение мало что даёт. Для того чтобы узнать, что произойдёт с телом, нужно ещё знать объём тела и его вес.

Алгоритм решения задач в учебниках по физике предлагается усвоить решением большого количества примеров, где показывается буквально на пальцах, что делать с архимедовой силой в одном случае, а что в другом. Этот подход значительно усложняет как преподавание этого закона, так и его усвоение. Не проще ли один раз вывести общее уравнение закона Архимеда, и решать все примеры одним способом, по одной формуле?

Для вывода основного уравнения закона Архимеда рассмотрим общий случай тела, погруженного в выталкивающую среду.

На это тело действуют три силы:

Первая сила – архимедова сила, равная весу вытесненной среды.

Вторая сила – вес тела .

Но есть ещё третья сила, не очень известная в теории. Это архимедова сила, не задействованная для плавания - запас плавучести . В судостроении эта величина называется грузоподъёмностью.

Если к телу, не полностью погруженному в выталкивающую среду, добавить вес, по величине равный, тело полностью погрузится.

В этом случае тело будет уравновешенно в выталкивающей среде, и мы можем написать основное уравнение закона Архимеда.

,

Где - максимально возможная архимедова сила (в судостроении называется водоизмещением) ,

- архимедова сила, используемая для плавания (равна весу судна Р) .

- запас плавучести (в судостроении называется грузоподъёмностью) .

Основное уравнение закона Архимеда можно также составить относительно веса погруженного тела, равного и противоположного архимедовой силе, но смысла это не меняет.

Физическое определение полного закона Архимеда можно вывести из его основного уравнения: максимально возможная архимедова сила погруженного тела равна сумме архимедовой силы и запаса плавучести, и равна весу жидкости в объёме тела.

Без учёта запаса плавучести невозможно узнать конечный результат погружения тела в выталкивающую среду. Именно её величина определяет поведение погруженного тела в выталкивающей среде:

1) При погруженное тело висит неподвижно, или сохраняет направление своего движения (при отсутствии других сил) .

2) При, погруженное тело всплывает (при отсутствии других сил) .

3) При, погруженное тело тонет (при отсутствии других сил) .

Строители кораблей на практике давно поняли, что закон Архимеда не полный. Они ввели понятие водоизмещения, имеющего смысл максимально возможной выталкивающей силы, грузоподъёмности, и собственного веса корабля, равного архимедовой силе и противоположно ей направленного.

А Архимед так и говорил !

- "Дайте мне точку опоры, и Я, - выпью ещё !"