Transcript Fа=Pвозд. – Pв воде (1)

Учебно-исследовательская работа учеников 9 класса МОУ
СШ№4 г.Нелидово
Аубакирова Рафаила и
Котова Александра
на тему:
«За пределами школьного
учебника:
«Архимедова сила»»
Исследователем
действия
жидкости на
погруженное тело
был
древнегреческий
математик и физик
Архимед, живший
в 287 г, до нашей
эры.
Причина возникновения FА
 На погруженное в жидкость тело со всех сторон
действуют силы давления воды. В каждой точке
тела они направлены перпендикулярно его
поверхности. Но гидростатическое давление
возрастает с увеличением глубины. Поэтому силы
давления, приложенные к нижним участкам тела,
оказываются больше сил давления, действующих
на тело сверху. Преобладающие силы давления
действуют в направлении снизу вверх. А
равнодействующая этих сил направлена вверх и
называется
 выталкивающей(Архимедово й)
силой.
Fа=Pв возд. – Pв воде
h1
F1
h2
P=pgh
F2
FА
F1=pgh1s (2)
F2=pgh2s (2’)
Fа=Pвозд. – Pв воде (1)
Fa=F2-F1 (3)
Fа= pжgVп.ч. (4)
Fа=Pвозд. – Pв воде (1)
Fa=F2-F1 (3)
Fа= pжgVп.ч. (4)
h1
F1
h2
P=pgh
F2
FА
F1=pgh1s (2)
F2=pgh2s (2’)
Fа=Pвозд. – Pв воде (1)
Fa=F2-F1 (3)
Fа= pжgVп.ч. (4)
F1
P=pgh
F2
FА
F1=pgh1s (2)
F2=pgh2s (2’)
Fа=Pвозд. – Pв воде (1)
Fa=F2-F1 (3)
Fа= pжgVп.ч. (4)
P=pgh
h1
h2
Fa1=Fa2
F1
F1=pgh1s (2)
F2=pgh2s (2’)
F2
FА
Fа=Pвозд. – Pв воде (1)
Fa=F2-F1 (3)
Fа= pжgVп.ч. (4)
Fу=-kx
Гипотеза
 Если сила Архимеда подобна силе упругости, возникающей в
деформированном теле, то с увеличением глубины погружения
тела в жидкость, величина Архимедовой силы будет повышаться и
формулы по которым мы рассчитывали модуль этой силы будет
иметь несколько другой вид. Размышляя над этой проблемой мы
пришли к выводу , что Архимедова сила определялась в
соответствии с тем, что мы считали, что все величины входящие в
формулу Fа= pжgVп.ч. являются инвариантами т.е. неизменяемыми,
однако, учитывая, что весовое давление верхних слоев жидкости
на нижние с глубиной будут увеличиваться. Следовательно, более
нижние слои жидкости будут оказывать более сильное давление и
ее молекулы под этим воздействием приближаться друг к другу
создавая более плотную среду, тогда согласно формуле p=m0n где
n (n=N/V) - концентрация молекул, плотность жидкости будет
увеличиваться, следовательно Архимедова сила так же должна
возрастать.
Цели:

Опытным путем доказать, что плотность
жидкости, а следовательно и сила Архимеда
действующая на тело будет увеличиваться в
зависимости от глубины его погружения в эту
жидкость.
 Найти коэффициент зависимости плотности
жидкости от ее глубины (h) и определить новою
форму записи формулы, по которой
рассчитывается модуль силы Архимеда.
Задачи:






Доказать теоретически и подтвердить опытным путем
увеличение плотности жидкости и Архимедовой силы,
действующей на тело, при его погружении на большую глубину.
Определить величину силы Архимеда разных глубинах
погружения тела и установить закономерность ее изменения.
Определить плотность жидкости на ее разных глубинах и
установить закономерность ее изменения.
Определить коэффициент зависимости изменения плотности
жидкости от ее глубины.
Определить коэффициент зависимости плотности от глубины
(коэффициент сжатия жидкости) для различных жидкостей.
Записать формулу для расчета Архимедовой силы в наиболее
общем виде.
d=15мм
H=120см
рж=1000 кг/м3
рш>рж
Определение объема испытуемого тела
Pвоз=10мН
P1воде=3мН
h1=0.
Fа=10мН – 3мН = 7мН = 7 *10-3 Н
объем Vт =
=
= 7*10-7 м3 [
]
Pвоз=10мН
P1воде = 3мН
P2воде = 2,75 мН
P3воде = 2,4 мН
P4 воде = 2,2 мН
P5 воде = 2 мН
P6воде = 1,8 мН
Fа1 = 10 – 3 = 7мН
Fа2 = 10 – 2,75 = 7,25мН
Fа3 = 10 – 2,4 = 7,6мн
Fа4 = 10 – 2,2 = 7,8мН
Fа5 = 10 – 2 = 8мН
Fа6 = 10 – 1,8 = 8,2мН
h1 = 0
h2 = 20см = 0,2м
h3 = 40см = 0,4м
h4 = 60см = 0,6м
h5 = 80см = 0,8м
h6 = 100см = 1м
h1 = 0
h2 = 0,2м
h3 = 0,4м
h4 = 0,6м
h5 = 0,8м
h6 = 1м
Fa=F1+kh
p=
pвод2 = 1035 кг/м3
Pвод3 = 1085 кг/м3
Pвод4 = 1115 кг/м3
Pвод5 = 1143 кг/м3
Pвод6 = 1172 кг/м3
h2 = 0,2м
h3 = 0,4м
h4 = 0,6м
h5 = 0,8м
h6 = 1м
Ph = p1 + Lh (5)
L - коэффициент сжатия жидкости
L=
L1 = 175
L2 = 212,5
L3 = 191,7
L4 =178,75
L5 = 172
Lср. =
Fа = (p0 +Lh)gVп.ч.
p0 – табличная плотность жидкости.
L – коэффициент сжатия жидкости.
h – глубина погружения нижней части тела.
Vп.ч – объем погруженной в жидкость части тела.
Fa=pжgVп.ч.
- частный случай полученной нами формулы для
малых глубин погружения тела, т.е. при h → 0.
F1
h1
h2
F2
FА1
Fa1<Fa2
F1
F2
FА1
Fa1<Fa2
h1
F1
Fa1<Fa2
h2
F2
FА2
L спирта=126.8 кг/м4
L масла=159,3 кг/м4
L воды=186 кг/м4
L соли =316,7 кг/м4
W=
H=3.5 см
H=14.8 см