Если тело погружено в жидкость или газ, то оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость или газ.
Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести, поэтому при взвешивании в жидкости вес тела меньше, чем в воздухе.
На тело, находящееся в жидкости, действует сила тяжести и архимедова сила. Если сила тяжести по модулю больше – тело тонет, меньше – всплывает, равны – может находиться в равновесии на любой глубине.
Эти отношения сил равны отношениям плотностей тела и жидкости (газа).
На воде держатся громадные речные и морские суда, изготовленные из стали, плотность которой почти в 8 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что из стали делают лишь сравнительно тонкий корпус судна, а большая часть его объёма занята воздухом. Среднее значение плотности судна при этом оказывается значительно меньше плотности воды, поэтому оно не только не тонет, но и может перевозить большое количество грузов.
Воздушный шар
Для того чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести FA > Fтяж.
По мере поднятия шара архимедова сила уменьшается, так как с высотой уменьшается плотность воздуха. Чтобы подняться выше с шара сбрасывают специально взятый балласт и этим облегчают шар.
Для спуска шара из его оболочки с помощью специального клапана выпускают часть газа и тем самым уменьшают его объем, а значит, и действующую на шар, архимедову силу.
Гораздо проще управлять подъемом и спуском шара, наполненного горячим воздухом. Для этого в нижней части шара располагают газовую горелку, с помощью которой можно регулировать температуру воздуха внутри шара, а значит, его плотность и выталкивающую силу.
Можно подобрать такую температуру воздуха в шаре, при которой его вес будет равен выталкивающей силе. Тогда шар может «повиснуть» в воздухе.
В горизонтальном направлении шар перемещается только под действием ветра. Поэтому он называется аэростатом (греч. аэр – воздух, стато – стоящий)
Для исследования верхних слоев атмосферы применяют огромные воздушные шара – стратостаты.
Чтобы узнать, какой груз может поднять воздушный шар, необходимо определить его подъемную силу.
Для увеличения подъемной силы шар наполняют водородом или гелием. Гелий более безопасен и не взрывоопасен.
УСЛОВИЯ ПЛАВАНИЯ ТЕЛ НА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ (уч.7кл.стр.120-125)
См.выше «Архимедова сила для жидкостей и газов»
Плавание тел
Плавание судов тяжелее воды
На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести и архимедова сила. Под действием этих сил:
1. Fтяж > FA – тело тонет
2. Fтяж = FA – тело плавает (может находится в равновесии в любом месте жидкости)
3. Fтяж < FA – тело всплывает
Рассмотрим последний случай подробнее.
По мере всплывания тела из жидкости архимедова сила будет уменьшатся потому, что будет уменьшатся объем погруженной части тела.
Когда архимедова сила станет равной силе тяжести, тело остановится и будет плавать на поверхности жидкости, частично погрузившись в нее.
Если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной им жидкости равен весу этого тела в воздухе.
Если плотность сплошного твердого тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет. Тело с меньшей плотностью всплывает в этой жидкости.
Например, кусок железа тонет в воде, но плавает в ртути.
Тело, плотность которого равна плотности жидкости, остается в равновесии внутри жидкости.
Лед плавает на поверхности воды, так как его плотность меньше плотности воды.
Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость (при плавании)
При равных плотностях тела и жидкости тело плавает внутри жидкости на любой глубине.
Средняя плотность морских организмов мало отличается от плотности воды, поэтому их вес практически полностью уравновешивается архимедовой силой. Благодаря этому они не нуждаются в прочных и массивных скелетах. По этой причине эластичны стволы морских водорослей.
Рыбы легко меняют свой объем с помощью плавательного пузыря. Киты регулируют
глубину своего погружения за счет изменения объема легких.
Тело вытесняет своей подводной частью столько воды, что вес этой воды равен весу тела в воздухе. Это справедливо для любого плавающего тела.
Вес воды, вытесненной подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой.
Наибольшая безопасная допускаемая осадка для разного времени года, морской или пресной воды (для разной плотности воды) отмечена на корпусе судна специальной отметкой – грузовой маркой
Вес воды, вытесненной судном при погружении до грузовой марки, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.
Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъемность судна, показывающую вес перевозимого судном груза.
ЗАВИСИМОСТЬ
ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ СКОРОСТИ ЕЕ ТЕЧЕНИЯ.
УРАВНЕНИЕ БЕРНУЛЛИ
ДОПОЛНИТЬ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА
При стационарном движении несжимаемой жидкости справедливо уравнение неразрывности:
v1S1 = v2S2
Для идеальной жидкости, в которой можно пренебречь вязкостью (т.е. трением между ее частицами) математическим выражением закон сохранения энергии является уравнение Бернулли:
p + ρgh + = const .
ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЙ, ПРОМЕЖУТКОВ ВРЕМЕНИ, СИЛЫ, ОБЪЕМА, МАССЫ, АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Измерить какую либо величину – значит сравнить ее с величиной принятой за единицу измерения.
Измерение атмосферного давления см. «Атмосферное давление»
ДОПОЛНИТЬ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ(уч.10кл.стр.258-259)
Моль – количество вещества, масса которого выраженная в граммах, численно равна относительной массе атома.
Молярная масса – масса одного моля
Единица измерения – кг/моль
M = NAma
Постоянная Авогадро – число атомов (или молекул) в одном моле любого вещества
NA = 6,022*1023 моль-1
Существует четыре агрегатных состояние вещества (или фазы):
- твердое
- жидкое
- газообразное
- плазма
Фазовый переход – переход системы из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе скачкообразно изменяется какая-либо физическая величина (например, плотность, внутренняя энергия) или симметрия системы.
Вещество находится в твердом состоянии, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии.
Молекулы в твердом теле располагаются упорядочено.
Жидкое состояние образуется, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул соизмерима с их средней кинетической энергией.
Упорядоченное расположение молекул наблюдается в жидкостях лишь в пределах нескольких соседних молекулярных слоев.
Вещество находится в газообразном состоянии, если средняя кинетическая энергия молекул превышает среднюю потенциальную энергию их взаимодействия.
Молекулы газа движутся хаотически.
Условия идеального газа:
- диаметр молекул много меньше среднего расстояния между ними
- средняя кинетическая энергия молекул много больше средней потенциальной энергии их взаимодействия
- молекулы взаимодействую между собой и со стенками абсолютно упруго.
Плазма – электронейтральная совокупность нейтральных и заряженных частиц.
Ионизация – процесс образования ионов из атомов.
Молекулы в идеальном газе движутся хаотически.
Движение одной молекулы характеризуется микроскопическими параметрами – масса молекулы, скорость, импульс, кинетическая энергия.
Свойства газа, как целого, описываются с помощью макроскопических параметров – масса газа, давление, объем, температура.
Молекулярно-кинетическая теория устанавливает связь между микро и макроскопическими параметрами.
Число молекул в идеальном газе столь велико, что закономерности их поведения модно выяснить только статистическим методом.
Равномерное распределение в пространстве молекул идеального газа по скоростям при определенной температуре является статистической закономерностью.
Наиболее вероятная скорость молекул – скорость, которой обладает максимальное количество молекул.
Стационарное равновесное состояние газа – состояние, в котором число молекул в заданном интервале скоростей остается постоянным.
Температура тела – мера средней кинетической энергии поступательного движения его молекул.
= kT
k = 1,38*10-23 Дж/К – постоянная Больцмана
Единица термодинамической температуры – К (Кельвин)
При абсолютном нуле температуры кинетическая энергия молекул равна нулю.
Средняя квадратичная (тепловая) скорость молекул газа:
vср.кв. =
Давление газа – следствие ударов движущихся молекул
p = n
Давление газа пропорционально его температуре:
P = nkT
Постоянная Лошмидта – концентрация молекул идеального газа при нормальных условиях ( атмосферное давление p = 1,01*105 Па и температура Т = 273К = 0оС)
n = 2,7*1025 м-3
Уравнение Клайперона Менделеева – уравнение состояния идеального газа, связывающее три макроскопических параметра (давление, объем и температуру) данной массы газа
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
