Transcript Vztlaková síla - odvození, příklady

VY_32_INOVACE_FY_25
Vztlaková síla
Tomáš Prejzek
ZŠ T. Stolzové Kostelec nad Labem
Květen 2012
Informace pro učitele:
Vzdělávací oblast :
Vzdělávací obor :
Ročník :
Tematická oblast:
Klíčová slova:
Člověk a příroda
Fyzika
7.
Mechanika
vztlaková síla, hydrostatický tlak
Metodický postup:
Společný průchod prezentací. (40 minut).
V úvodní části hodiny luštění křížovky
Slide 5 : pokus - pomůcky do dvojice: siloměr, kádinka a závaží.
Slide 10 : společné řešení příkladu 1 a samostatné příkladu 2.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
fyzikální veličina popisující deformační účinky síly
délka trajektorie
měřidlo rychlosti
působiště tíhové síly
desetina zákl. jednotky délky
jev vznikající při pohybu pevného tělesa po podložce
jednoduchý stroj usnadňující práci
spojnice bodů, kterými se pohybovalo těleso
globální poziční systém
Vztlaková síla
Jistě už se ti stalo, že jsi ve vodě zvedl těleso (třeba
kamaráda), kterého normálně nezvedneš.
Jak je to možné?
Už ve třetím století před naším letopočtem zkoumal tento jev
Archimédés.
Vyzkoušejte pokus dle návodu na následující stránce.
Vztlaková síla
Vezmi si siloměr, závaží a
kádinku.
1. Zjisti, jakou silou
působí závaží na
siloměr.
2. Kádinku naplň vodou
a ponoř do ní závaží.
3. Změř, jakou silou
působí závaží na
siloměr.
F = 1,2 N
F = 1,5 N
1.
2.
Vztlaková síla
Těleso ponořené do kapaliny v klidu, je nadnášeno vztlakovou silou.
Vztlaková síla má opačný směr než tíhová síla.
Jak je to možné?
Na čem závisí velikost vztlakové síly?
Hydrostatický tlak
Hydrostatický tlak je závislý na
hustotě kapaliny a hloubce.
Na boční stěny tělesa ve stejné
hloubce působí stejně velké tlakové
síly opačného směru.
Jejich výslednice je nulová.
Ve větší hloubce je větší tlak.
Tlaková síla, která působí na spodní
stěnu svisle vzhůru, je větší než síla
působící na horní stěnu.
Výslednice sil má tedy vždy směr
vzhůru.
FVZ
Vztlaková síla
Čím větší je objem ponořené části tělesa, tím větší je vztlaková síla.
Čím větší je hustota kapaliny, tím větší je vztlaková síla.
Pro vztlakovou sílu platí vzorec :
FVZ = V . ρ . g
N = m3 . kg/ m3 . N/kg
V – objem ponořené části tělesa
ρ – hustota kapaliny
g – gravitační konstanta
Archimédův zákon zní
Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná
tíze kapaliny tělesem vytlačené.
FVZ = V . ρ . g
Ze vzorce můžeme zkontrolovat:
V . ρ = m ……………….hmotnost ponořené části tělesa
m . g = FG ………………. tíhová síla ponořené části tělesa
Příklady
1. Člověk o objemu 70 litrů se potápí ve vodě. Jak velká
vztlaková síla ho nadnáší?
2. Urči velikost vztlakové síly, která působí na těleso o
objemu 1 dm3 ponořeného zcela do
a) vody
b) ethanolu.
Řešení příkladu 1
1. Člověk o objemu 70 litrů se potápí ve vodě. Jak velká
vztlaková síla ho nadnáší?
V = 70 l = 0,07 m3
ρ = 1000 kg/m3
g = 10 N/kg
FVZ = ?
FVZ = V . ρ . g
FVZ = 0,07 . 1000 . 10
FVZ = 700 N
Člověka ve vodě nadnáší síla o velikosti 700 N.
Řešení příkladu 2
1. Urči velikost vztlakové síly, která působí na těleso o
objemu 1 dm3 ponořeného zcela do
a) vody
b) ethanolu.
V = 1 dm3 = 0,001 m3
ρV = 1000 kg/m3
ρE = 789 kg/m3
g = 10 N/kg
FVZ = ?
a)
FVZ = V . ρV . g
FVZ = 0,001 . 1000 . 10
FVZ = 10 N
b)
FVZ = V . ρE . g
FVZ = 0,001 . 789 . 10
FVZ = 7,89 N
Na těleso ve vodě působí vztlaková síla 10 newtonu. Na stejné těleso působí v
ethanolu vztlaková síla 7,89 newtonu.
1
2
3
T
4
5
D
L
A
K
D
R
Á
H
A
T
A
CH
O
M
E
T
Ě
Ž
I
Š
T
Ě
E
C
I
M
E
T
R
T
Ř
E
N
Í
K
L
A
D
K
A
R
A
J
E
K
T
G
P
S
6
7
8
9
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
T
O
T
R
R
I
fyzikální veličina popisující deformační účinky síly
délka trajektorie
měřidlo rychlosti
působiště tíhové síly
desetina zákl. jednotky délky
jev vznikající při pohybu pevného tělesa po podložce
jednoduchý stroj usnadňující práci
spojnice bodů, kterými se pohybovalo těleso
globální poziční systém
E