แรง Archimedes

ลองทำแบบทดสอบง่ายๆ: ใช้ลูกยางที่พองตัวและ "pritopim" ในน้ำ ถ้าความลึกของการแช่อยู่ที่ 1-2 เมตรก็จะเห็นได้ง่ายว่าปริมาตรจะลดลงนั่นคือ จากทุกด้านบอลถูกบีบด้วยแรงบางอย่าง มักกล่าวว่าแรงดันไอน้ำเป็น "ความผิด" ที่นี่ - อะนาลัยกายที่ทำหน้าที่เป็นของเหลวที่เคลื่อนที่อยู่ในร่างกายที่ถูกฝังอยู่ พลังไฮโดรสแตติกกระทำกับร่างกายจากทุกด้านและผลที่เรียกว่าแรง Archimedean เรียกอีกอย่างว่าแรงลอยตัวซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการกระทำของร่างกายที่แช่อยู่ในของเหลว

Archimedes เปิดกฎหมายของเขาหมดจดทดลอง,และเหตุผลทางทฤษฎีของมันกำลังรอเกือบ 2,000 ปีก่อน Pascal ค้นพบกฎของ hydrostatics สำหรับของเหลวคงที่ ตามกฎหมายนี้ความดันจะถูกส่งผ่านของเหลวไปทุกทิศทุกทางโดยไม่คำนึงถึงบริเวณที่กระทำบนเครื่องบินทั้งหมดที่ล้อมรอบของเหลวและค่า P จะเป็นสัดส่วนกับพื้นผิว S และถูกขับไปตามปกติ Pascal ค้นพบและทดสอบกฎหมายฉบับนี้เกี่ยวกับประสบการณ์ในปี ค.ศ. 1653 ตามที่เขากล่าวว่าแรงดันไอน้ำทำหน้าที่บนพื้นผิวทั้งหมดจากร่างกายที่แช่อยู่ในของเหลว

สมมติว่าร่างกายถูกแช่อยู่ในเรือด้วยน้ำรูปแบบก้อนลึกเอชแอล - ระยะทางจากพื้นผิวของน้ำให้ทั่วใบหน้าด้านบน เมื่อเป็นเช่นนี้ถูกผูกไว้ที่ต่ำกว่าสำหรับ H ลึก + ลิตร ปุ่ม F1 เวกเตอร์แรงทำหน้าที่บนใบหน้าบนเป็นผู้กำกับลงและ F1 r = * * * * * * * * H กรัม * S, ที่ r - ความหนาแน่นของของเหลวกรัม - เร่งฤดูใบไม้ร่วงฟรี

เวกเตอร์ของแรง F2 ที่ทำงานบนระนาบล่างถูกนำขึ้นไปข้างหน้าและค่าของมันจะถูกกำหนดโดยการแสดงออก F2 = r * g * (H + L) * S

เวกเตอร์ของแรงกระทำบนพื้นผิวด้านข้าง,มีความสมดุลกันดังนั้นในอนาคตพวกเขาจึงถูกแยกออกจากการพิจารณา กองกำลังของ Archimedean คือ F2> F1 และนำมาจากด้านล่างจนถึงด้านบนและใช้กับขอบล่างของลูกบาศก์ เรากำหนดค่า F:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

โปรดสังเกตว่า L * S คือปริมาตรของ Cube V และอื่น ๆ r * g = p คือน้ำหนักของหน่วยของของไหลสูตรแรงของ Archimedian กำหนดน้ำหนักของปริมาตรของของเหลวเท่ากับปริมาตรของลูกบาศก์นั่นคือ นี่เป็นเพียงน้ำหนักของของเหลวที่พลัดถิ่นโดยร่างกาย เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะกล่าวได้ว่ากฎหมายของ Archimedes เป็นไปได้เฉพาะกับสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์กฎหมายไม่ได้ผล สุดท้ายสูตรของกฎหมาย Archimedes มีรูปแบบดังต่อไปนี้:

F = p * V โดยที่ p คือความถ่วงจำเพาะของของเหลว

กำลังของ Archimedean สามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์ความลอยตัวของร่างกาย เงื่อนไขในการวิเคราะห์คืออัตราส่วนของน้ำหนักของร่างกายที่ฝังอยู่และน้ำหนักของของเหลว Pg กับปริมาตรเท่ากับปริมาณของส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของร่างกาย ถ้า Pm = Pg ร่างกายจะว่ายน้ำและถ้า Pm> Pg ร่างกายจะจมลง มิฉะนั้นร่างกายจะโผล่ขึ้นมาจนกว่าแรงลอยตัวจะเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกผลักออกจากส่วนที่จมน้ำของร่างกาย

กฎหมาย Archimedes และการใช้งานของมันมีมานานแล้วประวัติศาสตร์เทคโนโลยีเริ่มต้นด้วยตัวอย่างคลาสสิกของการประยุกต์ใช้ในยานที่รู้จักกันทั้งหมดและเพื่อลูกโป่งและ airships บทบาทที่นี่ถูกเล่นโดยข้อเท็จจริงที่ว่าก๊าซหมายถึงสถานะของสสารที่จำลองของเหลวได้อย่างสมบูรณ์ ในเวลาเดียวกันในสภาพแวดล้อมอากาศแรง Archimedian ทำหน้าที่กับวัตถุใด ๆ ที่คล้ายกับของเหลว ความพยายามครั้งแรกที่ทำให้เที่ยวบินบอลลูนอากาศขึ้นโดยพี่น้อง Montgolfier - เต็มไปด้วยบอลลูนด้วยควันอันอบอุ่นเนื่องจากน้ำหนักของนักโทษในบอลลูนนั้นน้อยกว่าน้ำหนักของอากาศเย็นที่เท่ากัน นี่คือเหตุผลที่ทำให้เกิดแรงยกและขนาดของมันถูกกำหนดเป็นความแตกต่างของน้ำหนักของทั้งสองเล่ม การปรับปรุงเพิ่มเติมของบอลลูนเป็นเตาที่ต่อเนื่องอากาศภายในลูก เป็นที่ชัดเจนว่าช่วงของเที่ยวบินขึ้นอยู่กับระยะเวลาของเตา ต่อเรือถูกใช้เพื่อเติมก๊าซที่มีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่าอากาศ