Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

МЕХАНІКА

4. ЕЛЕМЕНТИ МЕХАНІКИ РІДИН ТА ГАЗІВ

4.3. АРХІМЕДОВА СИЛА. УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛ

4.3.1. АРХІМЕДОВА СИЛА

Закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна (архімедова) сила яка дорівнює вазі рідини або газу в об'ємі зануреної частини тіла:

F_арх = р_рідgV_{зап ч}.

Тут pрід — густина рідини, g — прискорення вільного падіння, V_{зап ч}— об'єм зануреної частини тіла.

♦ Архімедова сила прикладена до центра маси витісненої тілом рідини й напрямлена вертикально вгору (рис. 4.6, а).

♦ Архімедова сила зумовлена різницею тисків рідини або газу на верхню та нижню частини тіла, при цьому атмосферний тиск взаємно компенсується.

♦ Якщо тіло щільно прилягає до дна посудини, тобто між тілом й дном посудини немає рідини, то Aрхімедова сила на тіло не діє, а сила тиску рідини разом із атмосферою напрямлена вертикально вниз (рис. 4.6, б).

Рис. 4.6

4.3.2. УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛ

Плавання суден

♦ Важкі вантажі та двигуни розташовуються у нижній частині судна, щоб центр ваги 2 був нижче від точки прикладення архімедової сили l, що забезпечує стійкість судна (при нахилі судна і m стають парою сил, які повертають судно у вертикальне положення) (рис. 4.7).

Рис. 4.7

♦ Вага води, витискувана судном до ватерлінії (найбільша допустима осадка, позначена на корпусі червоною лінією), яка дорівнює силі тяжіння, що діє на судно з вантажем, називається водотоннажністю судна.

♦ Якщо від водотоннажності відняти вагу самого судна, то отримаємо вантажопідйомність судна:

Р_{водотон} - Р_с = Р_вант.

Повітроплавання

Різниця між вагою 1 м³ повітря і вагою того самого об'єму іншого газу називається підйомною силою 1 м³ газу:

F_під = Р_пов - Р_газу, F_під = (р_пов - р_газу)gV_газу.