Legea completă a lui Archimedes
Trăim într-o lume în care secolul descoperirilor geografice din lume poate fi înlocuit de secolul descoperirilor în sine. Pentru noi descoperiri din lumea din jurul nostru, nu este nevoie să pregătim expediții în țări necunoscute. Cea mai neexplorată țară este omul însuși. Fiecare dintre voi poate face descoperiri uimitoare, și pentru aceasta nu trebuie să aveți nici cunoștințe speciale, nici echipamente puternice. Trebuie doar să examinăm mai atent lumea din jurul nostru, să fim puțin mai independenți în judecările noastre, iar descoperirile nu vor dura prea mult. Reticența celor mai mulți oameni de a cunoaște lumea înconjurătoare lasă mult spațiu curiosului în locurile cele mai neașteptate.
Fizica este una dintre științele de bază care studiază natura. Prin definiție, aceasta este o știință exactă. Dar legile fizicii sunt scrise de oameni și uneori este mai ușor pentru ei să nu descrie sensul fizic al legilor, ci să evite cu sârguință acest lucru. Firește, atunci când studiază legile compuse în acest fel, este posibilă numai memorarea materialului teoretic mecanic împreună cu erorile. Uneori, procesul de erori de clonare în legile de bază ale fizicii durează mii de ani. Conectarea logicii pentru a asimila astfel de cunoștințe este complet inutilă. Poate de aceea unii elevi, cu un succes destul de mare în studiul altor discipline, primesc o fizică atât de grea?
De exemplu, luați în considerare formularea uneia dintre legile fundamentale ale fizicii - legea lui Arhimede. Legea lui Arhimedes este prima lege a fizicii și pentru 23 de secole de existență ar fi trebuit să fie studiată la o stare ideală, dar acest lucru nu sa întâmplat. Legea lui Arhimede descrie acțiunea lichidelor și a gazelor asupra unui corp imersat în ele și este legea fundamentală a divizării fizicii aerohydrostatice. Cu toate acestea, legea lui Archimedes nu numai că nu a fost adusă într-o stare ideală, dar nici măcar nu a fost formulată încă. În această lege nu există atât formularea, cât și ecuația de bază, fără de care nu există legi fizice.
Binecunoscutul formulare „pe orice corp scufundat într-un fluid, forța de împingere îndreptată în sus și egală cu greutatea fluidului deplasat“ este fraza de reguli Arhimede pentru determinarea forței de flotabilitate. Conform descrierii legii lui Arhimede în manualele de fizică poate face calculul forțelor de flotabilitate pentru lichide și gaze, dar apoi ce să facă cu această putere? Pentru a rezolva problemele practice, știind că numai forța arhimedetică este inutilă.
Dacă vrem să rezolve problema în conformitate cu legea lui Arhimede, și de a afla ce se întâmplă cu un corp scufundat în lichidul, avem nevoie de un algoritm pentru rezolvarea problemelor. Mai mult, în descrierea legii lui Archimedes nu există suficiente date. Pentru a afla ce se întâmplă cu corpul, trebuie să știți volumul corpului și greutatea acestuia.
Algoritmul de rezolvare a problemelor în conformitate cu legea lui Arhimede nu este menționat în descrierea cărților legii, se propune să învețe decizia unui număr mare de exemple, în cazul în care se demonstrează literalmente pe degete ce să facă cu forța de flotabilitate într-un caz, și că, în cealaltă. Această abordare complică în mod semnificativ predarea legii lui Archimedes și asimilarea sa. Nu este mai ușor pentru a obține o formulă dată principiul lui Arhimede, și pentru a rezolva toate problemele într-un fel, într-un singur algoritm.
Pentru a deduce formula pentru legea completă a lui Archimedes, luăm în considerare cazul general al unui corp scufundat într-un mediu de evacuare.
Trei forțe acționează asupra acestui corp:
Prima forță din formula este forța arhimedeană. egală cu greutatea mediului deplasat.
Dar există oa treia forță. nu foarte bine cunoscut în teorie. Aceasta este o forță arhimedeană, care nu este folosită pentru corpurile de înot - rezerve de flotabilitate. În construcția navală, această valoare se numește capacitatea de încărcare.
Dacă corpul nu este complet scufundat în mediul de ejectare, adăugați o greutate egală în mărime. corpul este complet scufundat.
În acest caz, corpul va fi echilibrat într-un mediu în flăcări și putem scrie ecuația de bază a legii lui Archimedes.
Unde este forța maximă posibilă arhimedeză (în construcția navală se numește deplasare)
- Forța arhimedică folosită pentru înot (egală cu greutatea vasului P).
- rezervă de rezervă (în construcția de nave se numește capacitate de încărcare).
Un corp care nu este complet scufundat are o rezervă de flotabilitate.
Ecuația de bază (formula) din legea lui Archimedes poate fi, de asemenea, compilată cu privire la greutatea corpului scufundat. forța arhimedei egale și opuse. dar nu schimbă sensul.
definirea fizică a legii complet al lui Arhimede poate fi dedusă din ecuația de bază: cel mai mare organism posibilă forță flotabilitate imersată este egală cu suma forței de flotabilitate și flotabilitate de rezervă. De asemenea, este egal cu greutatea lichidului din întregul volum al corpului și este îndreptat în direcția opusă.
Fără a lua în considerare marja de flotabilitate, este imposibil să se cunoască rezultatul final al imersării corpului în mediul de evacuare. Este amploarea sa care determină comportamentul unui corp scufundat într-un mediu plin de viață:
1) Când corpul scufundat se blochează sau își menține direcția mișcării sale (în absența altor forțe).
2) Când. corpul scufundat apare (în absența altor forțe).
3) Când. corpul scufundat se scufunda (în absența altor forțe).
Constructorii navelor în practică au înțeles de mult că legea lui Archimedes pentru corpurile de înot nu este completă. Ei au introdus conceptul de deplasare, care are în vedere forța maximă posibilă de flotabilitate, în legea lui Archimedes pentru navele de navigație. capacitate de transport. și greutatea proprie a navei. forța arhimedică egală și opusă direcției.