Естественные науки

Как термодинамика объясняет причину силы Архимеда?

Юлия Пигасова
Юлия Пигасова
1 186
Термодинамика НЕ оперирует с понятием "сила", вас ОБМАНУЛИ
КА
Кирилл Атомный
87 255
Лучший ответ
Никак не объясняет. Потому что этим не занимается.
Anatolii Fidiuc
Anatolii Fidiuc
77 623
В гидростатике. Явление обясняется законом Паскаля.

Чтобы понять природу силы, действующей на погруженное тело со стороны жидкости, достаточно рассмотреть простой пример.

Кубик с ребром a погружен в воду, причем и вода, и кубик неподвижны. Известно, что давление в тяжелой жидкости увеличивается пропорционально глубине – очевидно, что более высокий столбик жидкости более сильно давит на основание. Гораздо менее очевидно (или совсем не очевидно), что это давление действует не только вниз, но и в стороны, и вверх с той же интенсивностью – это закон Паскаля.

Если рассмотреть силы, действующие на кубик, то в силу очевидной симметрии силы, действующие на противоположные боковые грани, равны и противоположно направлены – они стараются сжать кубик, но не могут влиять на его равновесие или движение. Остаются силы, действующие на верхнюю и на нижнюю грани. Пусть h – глубина погружения верхней грани, r – плотность жидкости, g – ускорение силы тяжести; тогда давление на верхнюю грань равно r · g · h = p1
а на нижнюю r · g(h+a) = p2
Сила давления равна давлению, умноженному на площадь, т. е.
F1 = p1 · a\up122, F2 = p2 · a\up122, где a – ребро кубика,
причем сила F1 направлена вниз, а сила F2 – вверх. Таким образом, действие жидкости на кубик сводится к двум силам – F1 и F2 и определяется их разностью, которая и является выталкивающей силой:

F2 – F1 =r · g · (h+a) a\up122 – rgha ·a2 = pga2

Сила – выталкивающая, так как нижняя грань, естественно, расположена ниже верхней и сила, действующая вверх, больше, чем сила, действующая вниз. Величина F2 – F1 = pga3 равна объему тела (кубика) a3, умноженному на вес одного кубического сантиметра жидкости (если принять за единицу длины 1 см). Другими словами, выталкивающая сила, которую часто называют архимедовой силой, равна весу жидкости в объеме тела и направлена вверх. Этот закон установил античный греческий ученый Архимед, один из величайших ученых Земли.

Если тело произвольной формы занимает внутри жидкости объем V, то действие жидкости на тело полностью определяется давлением, распределенным по поверхности тела, причем заметим, что это давление совершенно не зависит от материала тела – («жидкости все равно на что давить»).
Гравитоны из космоса давят на водную поверхность и выдавливают из неё лёгкие тела.
Олег Ивченко
Олег Ивченко
2 801
Плотность ро.