Зако́н Архиме́да — один из законов статики жидкостей (гидростатики) и газов (аэростатики): на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется архимедовой или гидростатической подъёмной силой[1][2].
Почему корабли не тонут?
Корабль сделан из металла, плотность которого больше плотности воды. И, по идее, он должен тонуть. Но дело в том, что корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Если корабль получит пробоину, то пространство внутри заполнится водой — следовательно, общая плотность корабля увеличится. Судно утонет.
В подводных лодках есть специальные резервуары, которые заполняют водой или сжатым воздухом. Если нужно уйти на глубину — водой, если подняться — сжатым воздухом. Рыбы используют такой же принцип в плавательном пузыре — наполняют его воздухом, чтобы подняться наверх.
Человеку, чтобы не утонуть, тоже достаточно набрать в легкие воздух и не двигаться — вода будет выталкивать тело на поверхность. Именно поэтому важно не тратить силы и кислород в легких на панику и борьбу, а расслабиться и позволить физическим законам сделать все за нас.
Формула архимедовой силы для жидкости:
FАрх = ρжgVпогр
ρж — плотность жидкости[кг/м3]
Vпогр — объем погруженной части тела [м3]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с 2.
Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел. Потенциальной энергией тело само по себе не может обладать. Потенциальная энергия определяется силой, действующей на тело со стороны другого тела. Поскольку взаимодействующие тела равноправны, то потенциальной энергией обладают только взаимодействующие тела.
Объяснение:
Какая работа, совершаемых силой тяжести Потенциальная энергия при перемещении тела массой m вертикально вниз с высоты h1 над поверхностью Земли до высоты h2. Если разность h1 – h2 очень мала по сравнению с расстоянием до центра Земли, то силу тяготения Потенциальная энергия во время движения тела можно считать постоянной и равной Потенциальная энергия.
Поскольку перемещение по направлению совпадает с вектором силы тяжести, то работа силы тяжести равна:
A = Fs = mg (h1 – h2).
Теперь рассмотрим движение тела по наклонной плоскости. При перемещении тела вниз по наклонной плоскости сила тяжести Потенциальная энергия делает работу
A = mgscosα.
Из рисунка видно, что scosα = h, следовательно
А = mgh.
Выходит, что работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела.
Равенство A = mg (h1 – h2) можно записать в виде A = – (mgh2 – mgh1).
Т. е. Работа силы тяжести при перемещении тела массой m из точки h1 до точки h2 по любой траектории равна изменению некоторой физической величины mgh с противоположным знаком.
Физическая величина, равная произведению массы тела на модуль ускорения свободного падения и на высоту, на которую поднято тело над поверхностью Земли, называется потенциальной энергией тела.
Потенциальную энергию обозначают через Ер. Ер = mgh, следовательно:
A = – (Ер2 – ЕР1).
Тело может обладать как положительной, так и отрицательной потенциальной энергией. Тело массой m на глубине h от поверхности Земли обладает отрицательной потенциальной энергией: Ер = – mgh.
Рассмотрим потенциальную энергию упруго деформированного тела.
Прикрепим к пружине с жесткостью k брусок, растянем пружину и отпустим брусок. Под действием силы упругости растянутая пружина запустит брусок и перемещает его на некоторое расстояние. Вычислим работу силы упругости пружины от некоторого начального значения x1 до конечного x2.
Сила упругости в процессе деформации пружины изменяется. Чтобы найти работу силы упругости можно взять произведение среднего значения модуля силы и модуля перемещения:
А = Fу.ср (x1 – x2).
