Transcript Fg - Webnode

ARCHIMÉDŮV ZÁKON
Definice:
Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou Fvz,
která je rovna gravitační síle Fg, působící na kapalinu tělesem vytlačenou.
Zpracovala: ing. Alena Pawerová
Archimédés asi 287 př. n. l. - 212 př. n. l.
Řecký vynálezce, matematik a fyzik Archimédes přispěl pracemi
na téma teorie páky, výpočet těžiště pro rotační plochy atd. Snad
nejznámější je tzv. Archimédův zákon.
Jeho otcem byl astronom Fidius. Většinu svého
života prožil Archimédes v sicilských Syrakusách.
Podle dostupných údajů svá díla Archimédes
napsal až po 40. roku života. V matematice se
Archimédes zabýval geometrickými tělesy, měřením kruhu,
studoval matematické křivky. K jeho hlavním fyzikálním objevům
patří položení základů statiky pevných těles a hydrostatiky.
Definoval řadu důležitých fyzikálních pojmů a odvodil podmínky
pro rovnováhu na jednoduchých strojích. Když tento zákon objevil,
prohlásil prý: „Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí“.
Archimedův zákon o nadlehčování těles v kapalině patří
k nejpopulárnějším fyzikálním zákonům. Podle legendy zákon
objevil při koupání ve. Archimedovi se připisuje autorství řady
vynálezů, např. válečných strojů používaných při obraně Syrakus..
Archimedes zahynul rukou římského vojáka, když podle legendy
rýsoval něco do písku a popudil vojáka slovy „Nenič mé kruhy“.
Heuréka!
Vztlaková síla
Když ponoříme těleso (např. červenou
kostku) do kapaliny, bude na stěnu
tělesa (kostky) působit tlaková síla
vyvolaná hydrostatickým tlakem.
Síly působící na boční stěny se
vzájemně zruší, protože působí proti
sobě a ve stejné hloubce.
Tlaková síla, která působí na vrchní
stěnu v hloubce h1, je menší, než
tlaková síla působící na spodní stěnu
ve větší hloubce.
Výslednice těchto opačně orientovaných sil má proto směr vzhůru.
Tato síla, působící svisle vzhůru, se nazývá vztlaková síla, značka Fvz. Její
velikost lze vypočítat podle vzorce
Fvz = V · ρ · g
kde V je objem tělesa, ρ hustota kapaliny a g = 10 N/kg /9,8/
Vztlaková síla vzniká z rozdílu hydrostatických tlaků ve spodní a horní části
tělesa, neboť tlak na spodní část je větší.
Velikost vztlakové síly závisí na objemu ponořené části tělesa, na hustotě
kapaliny a na tíhovém zrychlení. Nezávisí na hloubce, objemu kapaliny ani na
hustotě tělesa. Tato síla se značí Fvz , základní jednotka je newton ( N )
Odkaz – vztlaková síla v kapalinách
Princip ponorky - odkaz
Na těleso v kapalině působí dvě síly — gravitační Fg směrem dolů a vztlaková Fvz
směrem vzhůru. Mohou proto nastat tři případy:
Když je Fvz < Fg, pak
těleso v kapalině klesá
ke dnu.
Když je Fvz = Fg, pak
se těleso v kapalině
volně vznáší.
Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou Fvz,
která je rovna gravitační síle Fg, působící na kapalinu tělesem
vytlačenou.
Příklad:
Napustíte vanu až po okraj. Do vany se položíte.Jistý objem vody přeteče na podlahu.
Tento objem je stejně velký jako objem našeho těla.
Kdybychom tuto přetečenou vodu zvážili, mohli bychom vypočítat ze zjištěné hmotnosti
gravitační sílu, která na tento objem vody působí.
Velikost vypočítané gravitační síly je rovna vztlakové síle, která nás ve vodě
nadnáší.
Když je Fvz > Fg, pak těleso v
kapalině stoupá vzhůru k
volnému povrchu.
Pro GRAVITAČNÍ SÍLU, působící na těleso o objemu V, platí
vztah
Fg = m · g = V · ςt · g,
kde ςt je hustota látky tělesa, V = objem, g = gravitační zrychlení
Pro VZTLAKOVOU SÍLU, působící na těleso o objemu V, platí vztah
Fvz = V · ς · g,
kde ς je hustota kapaliny, V = objem ponořené části tělesa,g = konstanta
Pokud obě síly porovnáme, zjistíme, že plavání těles závisí na tom, zda je hustota
kapaliny větší (menší či rovna) než hustota látky tělesa. Můžeme napsat důležitý
závěr:
Když je ςk < ς t, pak těleso v kapalině klesá ke dnu. (hustota tělesa větší než hustota
kapaliny)
Když je ς k = ς t, pak se těleso v kapalině volně vznáší. (hustota stejná)
Když je ς k > ς t, pak těleso v kapalině stoupá vzhůru k volnému povrchu
(hustota
tělesa menší než hustota kapaliny)
Těleso se ponoří do kapaliny tím větší částí svého objemu, čím je jeho
hustota větší, nebo čím je hustota kapaliny menší. Tohoto poznatku
využívají hustoměry (slouží k měření hustoty kapalin).
Archimédův zákon nám vlastně vysvětluje, proč mohou některá tělesa,
těžší než kapalina, plavat.
Proč vlastně???
Proč vlastně???
Proč vlastně???
Závisí na to na hustotě kapaliny a tělesa. Když je hustota tělesa menší,
než hustota vody, plave těleso po hladině.
S hustotou souvisí objem. Čím menší hustota, tím větší může být objem. Čím
víc vody libovolné těleso vytlačí, tím více ho voda nadnáší. Například loď je
nadnášena vztlakem vody. Využívá se zde také Archimédův zákon pro
vzduch.
I člověk může ve vodě měnit svůj objem vydechováním a nadechováním. Ke splývání se musíš
nadechnout, u potápění vydechnout.
Ponorky mají nádrže , které se nazývají „vodní přítěž“.Při ponořování je
do nádob vpuštěna voda (průměrná hustota ponorky se zvětší), převládne
tíhová síla  ponorka se ponoří.
Při vynořování je do nádob vpuštěn vzduch (a vytlačena voda) –
průměrná hustota ponorky se zmenší. Vztlaková síla převládne nad
tíhovou a ponorka se vynoří.
Přetížená loď se potopí,
protože její hustota
překročí hustotu vody
Poznej z obrázku, proč ten míč, zase zpátky vyskočí, když rukou přitlačíš
na hladinu.
Archimédův zákon v sypkých materiálech - odkaz
Vrána a Archimédův zákon
Nejen že vrána obelstila lišku, ale dokázala využít
Archimédův zákon ku svému prospěchu.
Zde je důkaz
http://fyzmatik.pise.cz/163617-vrana-a-archimeduv-zakon.html
Použité prameny: duben 2011
http://www.zscholtice.cz/svs/lacko/fyzika_7roc/ucivo.html,
http://www.sborovna.cz/kniznica.php?action=show_version&id=57440&hit
=56616
http://archimeduvzakon.chytrak.cz/paragraph.html
Dětská encyklopedie vědy a techniky, Craigová, Rosney
Fyzika, učebnice pro ZŠ avíceletá gymnázia, Fraus