Для определения архимедовой силы действующей на стальной грузик

Обновлено: 18.05.2024

На этом принципе основан метод так называемого гидростатического взвешивания. Если в мензурку опустить деревянный брусок, то он будет плавать, но уровень воды поднимется. Объем этой воды равен объему погруженной части бруска, а ее вес - весу бруска. Зная объем и плотность воды, можно рассчитать вес воды и вес тела. Для случая, когда тело тяжелее воды, изготавливают специальный поплавок, дающий возможность телу плавать по поверхности воды.

Гидростатическое взвешивание

Гидростатическое взвешивание — это метод измерения плотности жидкости или твёрдого тела, основанный на законе Архимеда. Плотность твёрдых тел определяют методом двойного взвешивания тела: сначала в воздухе, а потом в жидкости, плотность которой известна. Если определяют плотность жидкости, то в ней взвешивают тело известной массы и объёма.

Если исследуемое сплошное твёрдое тело тонет в воде, то для выполнения задания нужен лишь лабораторный динамометр (или равноплечие весы) и сосуд с водой.

Сначала определяют вес Р исследуемого тела в воздухе:

Потом твёрдое тело погружают в сосуд с жидкостью, плотность которой = 1000 в жидкости, который по закону Архимеда меньше веса тела в воздухе на значение силы Архимеда отсюда , или .

Из этой формулы можно определить плотность жидкости, если она неизвестна, а объём тела известен:

Объём жидкости, вытесненной телом, равен объёму тела, но

поскольку то . Подставим это в выражение

для архимедовой силы, получим , отсюда и вытекает искомая формула для определения плотности вещества твёрдого тела: .

Пример №1

Купаясь в реке с илистым дном, можно заметить, что ноги больше вязнут на мелких местах, чем на глубоких. Объясните, почему.

Ответ: так как на глубоких местах действует большая выталкивающая сила.

Пример №2

Определите, какая архимедова сила действует на тело объёмом

5 м 3 , погружённое полностью в воду?

Дано:

Решение:

По формуле определим архимедову силу:

Ответ: = 49,05 кН.

Пример №3

Нужно ли учитывать загрузку судна при переходе его из моря в реку? Догружать или разгружать нужно судно, чтобы его осадка была не глубже ватерлинии?

Ответ: при переходе судна из моря в реку нужно учитывать загрузку судна, так как плотность воды уменьшается. Судно нужно разгружать.

Теоретические сведения

Гидростатическое взвешивание издавна применяется для определения плотности различных веществ. Для этого используют закон Архимеда. Плотность твердых тел определяют двойным взвешиванием: сначала тело взвешивают в воздухе (при этом в большинстве случаев выталкивающей силой воздуха пренебрегают), а потом — в жидкости, плотность которой известна (например, в воде). Рассмотрим методы определения плотности.

1. Если исследуемое тело тонет в воде (его плотность рт превышает плотность воды рв), то в таком случае используют динамометр и стакан с водой.

Сначала исследуемое тело взвешивают в воздухе (рис. 120, а):

В этом случае архимедовой силой, действующей на тело в воздухе, можно пренебречь, так как плотность воздуха намного меньше плотности тела и воды.

Потом тело опускают в стакан с водой (рис. 120, б), плотность воды известна В этом случае на тело, кроме сил тяжести , действует сила Архимеда

2. Для измерения плотности неизвестной жидкости можно воспользоваться также телом, которое не тонет в воде и исследуемой жидкости, например карандашом или другим телом правильной формы. Чтобы карандаш в жидкости занимал вертикальное положение, к его нижнему концу можно приколоть несколько кнопок или намотать несколько витков проволоки.

Если карандаш плавает в воде (рис. 121, а), то сила тяжести . В этом случае

где Если тело опустить в неизвестную жидкость (рис. 121, б), плотность которой

С этого уравнения имеем

3. Плотность неизвестной жидкости можно определить с помощью резиновой нити, тела, которое тонет в воде и неизвестной жидкости, и линейки. Последовательность действий при этом показана на рисунке 122.

Длина резиновой нити (или пружины) без нагрузки будет равна по значению силе упругости

Теперь, если тело опустить в воду (рис. 122, в), то на него будет действовать еще сила Архимеда:

Опустим тело в жидкость, плотность которой нужно определить (рис. 122, г).

4. Для определения плотности твердого тела или неизвестной жидкости можно использовать рычаг. Для этого нужно иметь две гирьки, плотность одной из них массой

Для определения плотности тела используем формулу

Для определения плотности неизвестной жидкости можно использовать формулу

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Зачет по решению задач в 7 классе по теме "Закон Архимеда. Условия плавания тел. Воздухоплавание"

Зачет по решению задач в 7 классе по теме "Закон Архимеда. Условия плавания тел. Воздухоплавание" проводится с целью проверки знаний по данной теме. Работа составлена с учетом подготовки к ОГЭ по физике в 9 классе.

Просмотр содержимого документа
«Зачет по решению задач в 7 классе по теме "Закон Архимеда. Условия плавания тел. Воздухоплавание"»

7 класс Зачет №7 «Закон Архимеда. Условия плавания тел. Воздухоплавание»

Вес тела в воздухе 2,6 Н, а в воде – 1,8 Н. Сила Архимеда, действующая на груз, погруженный в жидкость равна

0,8 Н 2. 1,8 Н 3. 2,6 Н 4. 4,2 Н

2.Для определения архимедовой силы, действующей на стальной грузик массой 100г,

его взвесили с помощью динамометра сначала в воздухе, а потом в воде. Определи-

те архимедову силу, если в воде показания динамометра были 0,9Н

0,9 Н 2. 0,1 Н 3. 1Н 4. Не хватает данных

3.Полый металлический шарик равномерно падает на дно сосуда с водой. Какое из

приведенных утверждений верно

Сила тяжести больше силы Архимеда

Сила тяжести меньше силы Архимеда

Сила тяжести равна силе Архимеда

Падение в жидкости всегда является равномерным

4.Почему подводной лодке опасно ложиться на глинистый грунт?

1. Она прилипает к глине.

2. Уменьшается выталкивающая сила.

3. Увеличивается сила тяжести.

4. Увеличивается выталкивающая сила.

5.Меняется ли выталкивающая сила, действующая на погруженное в аквариум с водой,

деревянное тело во время всплытия со дна?

1.Увеличивается 2. Уменьшается 3. Не меняется 4. Сначала уменьшается, потом

6.Действует ли закон Архимеда в спутнике, движущемся вокруг Земли по орбите

1. да 2. Нет 3. Зависит от радиуса орбиты 4. Зависит от массы тела.

7. Два шарика одинаковой массы и разного объема плавают в одной и той же жидкости

Шарик большего объема погружен в жидкость немного. Шарик меньшего объема

почти полностью погружен в жидкость. Сравните силы Архимеда, действующие на

На первый шарик действует большая архимедова сила.

На второй шарик действует большая архимедова сила

8. Два шарика имеют одинаковый объем, но разную массу. Масса первого шарика больше массы второго. Шарики утопили в воде. На какой из них действует большая выталкивающая сила?

1. на первый. 2. На второй. 3. Одинаковы. 4. Не хватает данных

9. Вес тела в воде в 3 раза меньше, чем в воздухе. Плотность тела равна

1. 1500 кг/м³ 2. 1250 кг/м³ 3. 1750 кг/м³ 4. 3000 кг/м³

10. В условиях невесомости выполняется

1. только закон Паскаля.

2. только закон Архимеда.

3. оба эти закона

4. ни один из этих законов.

11. Два шарика имеют одинаковый объем, но разную массу. Масса первого шарика боль-

ше, чем масса второго. Шарики плавают во ртути. На какой из них действует большая

На первый. 2. На второй. 3. Одинаковы. 4. Не хватает данных.

12. Однородное тело плавает, частично погрузившись в воду, если его плотность

1. меньше плотности воды.

2. равна или больше плотности воды.

3. больше плотности воды.

4. равна плотности воды.

13. Если взвесить одно и тоже тело на рычажных весах у подножия горы и на ее вершине, то каков будет результат?

14. Каков объем полости внутри медного шара массой 2,67 кг, если он плавает в воде, погрузившись наполовину?

15. В цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, опустили деревянный брусок. Изменилось ли давление воды на дно сосуда?

16. Какова плотность металла, если он весит в воде 17 Н, а в воздухе 20Н?

17. Какой груз был снят с парохода площадью сечения на уровне моря 4000 м² , если его осадка уменьшилась на 0,2 м?

18. Для переправы автомобиля через реку нужно связать плот из сосновых брусьев размерами 10* 10* 300 см. Сколько таких брусьев потребуется для изготовления плота, если вес автомобиля 12 кН? Плотность сосны 400 кг/м³ . Плотность воды 1000 кг/м³ .

19. Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?

20. Деревянный кубик опускают в сосуд, полностью заполненный водой, так что часть воды выливается через край, а кубик плавает при частичном погружении. Как при этом меняется сила тяжести, действующая на кубик, а также давление и сила давления воды на дно сосуда?

21. Тело из алюминия, в котором имеется воздушная полость, плавает в воде, погрузившись в воду на 0,54 своего объема. Наружный объем тела 0,04 м³ . Найдите объем воздушной полости.

Для определения архимедовой силы действующей на стальной грузик

Задачи на силу Архимеда с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на силу Архимеда», «Сообщающиеся сосуды».

Название величины

Обозначение

Единица измерения

Формула

Объем тела

V_т = F_A / pg

Плотность жидкости

кг/м 3

p_ж = F_A / (Vg)

Сила Архимеда

F_A = p_ж V_т g

Постоянная

g ≈ 10 Н/кг

Физика 7 класс: все формулы на 1-й странице

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1. Тело объемом 2 м 3 погружено в воду. Найдите архимедову силу, действующую на тело.

Задача № 2. Определить выталкивающую силу, действующую на деревянный плот объемом 12 м 3 , погруженный в воду на половину своего объема.

Задача № 3. Каков объем железобетонной плиты, если в воде на нее действует выталкивающая сила 8000 Н?

Задача № 4. Какую силу надо приложить, чтобы удержать под водой бетонную плиту, масса которой 720 кг?

Задача № 5. Какую высоту должен иметь столб нефти, чтобы уравновесить в сообщающихся сосудах столб ртути высотой 16 см?

Задача № 6. Вес тела в воздухе равен 26 кН, а в воде — 16 кН. Каков объем тела?

Задача № 7. Какую силу нужно приложить, чтобы удержать в воде кусок гранита объемом 40 дм 3 ?

Задача № 8. Определите объем куска меди, который при погружении в керосин выталкивается силой 160 Н.

Задача № 9 (повышенной сложности). Медный шар в воздухе весит 1,96 Н, а в воде 1,47 Н. Сплошной этот шар или полый?

Задача № 10 (повышенной сложности). Рассчитайте, какой груз сможет поднять шар объемом 1 м 3 , наполненный водородом. Какой примерно объем должен иметь шар с водородом, чтобы поднять человека массой 70 кг? (Вес оболочки не учитывать.)

Задача № 11. Деревянный цилиндр плавает на поверхности воды так, что он погружен в воду на 90%. Какая часть цилиндра будет погружена в воду, если поверх воды налить слой масла, полностью закрывающий цилиндр? Плотность масла 800 кг/м 3 .

Дано: V – объем цилиндра (V = Sh); h – высота цилиндра; S – площадь основания цилиндра; V₁ – объем цилиндра, погруженного в масло (V₁ = V – V₂ = Sh₁); h₁ – высота части цилиндра, погруженной в масло; V₂ – объем цилиндра, погруженного в воду после добавления масла; р_в – плотность воды (1000 кг/м 3 ); р_м – плотность масла (800 кг/м 3 )

Найти : (h – h₁) / h — ?

Решение . F – сила, выталкивающая цилиндр из воды до добавления масла F = 0,9p_вgV
F₁ – сила, выталкивающая цилиндр из масла F₁ = p_мgV₁
F₂ – сила, выталкивающая цилиндр из воды после добавления масла F₂ = p_вgV₂
Баланс сил: F – F₁ = F₂
0,9p_вgV – p_мgV₁ = p_вgV₂ V₁ = V – V₂ ⇒ 0,9p_вV – p_м(V – V₂) = p_вV₂

V(0,9p_в – p_м) = V₂(p_в – p_м) V = Sh; V₁ = Sh₁ ⇒

Ответ: 1/2 часть цилиндра будет погружена в воду (50%).

Задача № 12. Плоская льдина плавает в воде, выступая над уровнем воды на 3 см. Человек массой 70 кг зашел на льдину. В результате, высота выступающей части над льдиной уменьшилась в 3 раза. Найти площадь льдины.

Ответ: 3,5 м 3 .

Теория для решения задач.

Давление жидкости на покоящееся в ней тело называют гидростатическим давлением. Гидростатическое давление на глубине h равно р = р_атм + p*g*h

Закон Паскаля. Жидкость и газ передают оказываемое на них давление во всех направлениях одинаково.

Читайте также:

  
• В воду погружены три сплошных стальных шарика на нитях
  
• Нелегированная сталь это оцинкованная
  
• Йоркширский терьер сталь с подпалом
  
• Cowry x сталь характеристики
  
• Чем заменить сталь шх15