И снова об архимедовой силе | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Юный учёный №2 (11) апрель 2017 г.

Дата публикации: 28.03.2017

Статья просмотрена: 58 раз

Библиографическое описание:

Абдурашидов, А. М. И снова об архимедовой силе / А. М. Абдурашидов, В. В. Акопов. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2017. — № 2 (11). — С. 102-104. — URL: https://moluch.ru/young/archive/11/859/ (дата обращения: 16.12.2024).



В данной статье рассматривается зависимость архимедовой силы, действующей на тело в жидкости (воде), от температуры тела. При проведении различных лабораторных работ, связанных с архимедовой силой, действующей на тело в жидкости (воде), необходимо учитывать температуру тела.

Ключевые слова: архимедова сила, температура, плотность жидкости, коэффициент объёмного расширения, объём тела, вода

В статье [1, с. 60] рассматривалась зависимость архимедовой силы от температуры жидкости (воды) и был сделан вывод: с увеличением температуры воды архимедова сила уменьшается. При этом не учитывалось влияние температуры жидкости (воды) на изменение объёма тела, находящегося в ней. Тепловое состояние тела характеризуется его температурой. Общеизвестный факт, что все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металлического тела при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения. При наблюдении за изменением объёма тела (металла) используют коэффициент объёмного расширения, который определяется как утроенный коэффициент линейного расширения [2, с. 112].

Выясним, как изменяются линейные размеры твёрдого тела (алюминиевого цилиндра) вследствие изменения температуры. Для этого измерим длину и диметр алюминиевого цилиндра, потом нагреем его, опустив в горячую воду. Затем, спустя некоторое время, измерив вновь размеры цилиндра, можно заметить, что цилиндр незначительно увеличился. Таким образом, делаем вывод: тепловое расширение алюминиевого цилиндра зависит от температуры. Тепловое расширение и охлаждение приходится принимать во внимание при расчёте архимедовой силы. При тепловом расширении алюминиевого цилиндра с увеличением линейных размеров увеличивается и его объём.

«Обозначив объём алюминиевого цилиндра при 0°С через V0, объём при температуре через Vt, а коэффициент объёмного расширения через β, найдём:

, (1)

где ∆ t = tt0изменение температуры тела» [3,с.187].

Сначала рассчитаем по формуле (1) объём алюминиевого цилиндра при t=4°С, используя следующие известные физические величины: объём цилиндра при t0=20°С, V0=17,34∙10–6м3 и β=3α=3∙22,9∙10–6°С-1=68,7∙10–6°С-1, взятые из различных источников Интернета. Подставив исходные данные в выражение (1), получим:

V=17,34∙10–6м3∙(1+68,7∙10–6°С-1(4°С20°С))=17,34∙0,9989∙10–6м3=17,32∙10–6м3. (2)

А теперь рассчитаем по формуле (1) объём алюминиевого цилиндра при t0=25°С, используя следующие физические величины: объём цилиндра при t0=20°С,V0=17,34∙10–6м3 и β=3α=3∙23∙10–6°С-1=69∙10–6°С-1, взятые из различных источников Интернета. Подставив исходные данные в выражение (1), получим:

V=17,34∙10–6м3∙(1+69∙10–6°С-1(25°С20°С))=17,34∙1,000345∙10–6м3=17,346∙10–6м3. (3)

Сравним полученные значения объёма алюминиевого цилиндра, воспользовавшись отношением:

. (4)

Вывод: с увеличением температуры объём тела, погруженного в жидкость (воду), увеличивается.

При охлаждении и нагревании алюминиевого цилиндра изменяется его объём. Учитывая, что архимедова сила и объём тела, погруженного в воду, пропорциональны друг другу, получаем:

, (5)

где Fархимедова сила при t=25°С, F — архимедова сила при t=4°С.

Тогда, используя выражения (4) и (5), получим: .

Вывод: с увеличением объёма тела, погруженного в воду, архимедова сила увеличивается.

Рассчитаем архимедову силу по формуле: , (6)

с учётом изменения плотности воды и объёма алюминиевого цилиндра, используя следующие физические величины: плотность воды (при 25°С) 996,95, ускорение свободного падения g = 9,81 и объём тела (при 25°С) 17,346∙10–6 м3.

Используя выражение (6) и численные значения физических величин, будем иметь: .

А теперь, используя выражение (6), рассчитаем архимедову силу без учёта изменения плотности воды и объёма тела. Для этого воспользуемся следующими численными значениями физических величин: плотности воды 1000, ускорение свободного падения g = 9,81 и объём тела 17,34∙10–6 м3:

Сравним полученные значения архимедовой силы, воспользовавшись отношением:

Вывод: архимедова сила без учёта изменения плотности воды и объёма тела, больше архимедовой силы с учётом изменений, зависящих от температуры.

Литература:

  1. Абдурашидов А. М. «Ещё раз об архимедовой силе». Международный научный журнал «Юный учёный». № 5(08)/2016. с.60.
  2. Енохович А. С. Справочник по физике и технике. // Просвещение. Москва. 1989. с.112.
  3. Яворский Б. М., Селезнёв Ю. А. Справочное руководство по физике. Москва. 1975. с.187.
Основные термины (генерируются автоматически): архимедова сила, алюминиевый цилиндр, объемное расширение, тепловое расширение, учет изменения плотности воды, вод, линейное расширение, свободное падение, различный источник Интернета, изменение температуры.


Похожие статьи

Ещё раз об архимедовой силе

В данной статье рассматривается зависимость архимедовой силы, действующей на тело в жидкости (воде), от температуры. При проведении различных лабораторных работ, связанных с архимедовой силой, действующей на тело в жидкости (воде), необходимо учитыва...

Об определении гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации

Определение гидравлического сопротивления при фильтрации жидкости в пористой среде имеет большое значение. В данной статье определяется гидравлическое сопротивление при двучленном законе фильтрации жидкости в пористой среде.

Об определении гидравлического сопротивления при турбулентном режиме фильтрации флюида в пористой среде

В данной работе делается попытка определения числа Рейнольдса и гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента, а также получена формула скорости в зависимости от эт...

Об определении эффективной вязкости при фильтрации неравновесной жидкости

В статье закон фильтрации берется в более общем виде. Для этого в формуле от нужно использовать кубическое слагаемое. При этом увеличивается точность при обработке индикаторных линий. Однако это необходимо также и для учета неравновесных свойств ...

Определение коэффициента гидравлического сопротивления и безразмерной функции Леверетта в пластовых условиях

В статье выведены формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления при двухфазной фильтрации, а так же для безразмерной функции Леверетта в пластовых условиях.

К вопросу определения гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента

В данной работе делается попытка определения числа Рейнольдса и гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента, а также получена формула скорости в зависимости от эт...

Обобщеннaя формула Дюпюи

В статье предложена более общая формула, подобная формуле Дюпюи, которая учитывает также влияние начального градиента и инерционных сил.

Об определении зависимости между временем релаксации и гидравлическим сопротивлением при фильтрации в пласте неравновесной жидкости

В работе выводятся формулы для определения времени релаксации в зависимости от гидравлического сопротивления и параметра Щелкачева [1, 2, 3].

К вопросу определения скорости фильтрации и времени релаксации неравновесной жидкости

Наличие у жидкости релаксационных свойств определяет характер сопротивления при движении в пористой среде. Поскольку релаксирующая жидкость реагирует на изменение условий с некоторым запаздыванием, то в зависимости от скорости движения характер сопро...

Исследование напряженного состояния в окрестности порожденных дифрагированных волн

В работе рассмотрен случай прохождения дифрагированной волны за упругим препятствием. Показано, что в материале препятствия продольная дифрагированная волна вызывает только продольную волну, интенсивность которой отличается от интенсивности дифрагиро...

Похожие статьи

Ещё раз об архимедовой силе

В данной статье рассматривается зависимость архимедовой силы, действующей на тело в жидкости (воде), от температуры. При проведении различных лабораторных работ, связанных с архимедовой силой, действующей на тело в жидкости (воде), необходимо учитыва...

Об определении гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации

Определение гидравлического сопротивления при фильтрации жидкости в пористой среде имеет большое значение. В данной статье определяется гидравлическое сопротивление при двучленном законе фильтрации жидкости в пористой среде.

Об определении гидравлического сопротивления при турбулентном режиме фильтрации флюида в пористой среде

В данной работе делается попытка определения числа Рейнольдса и гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента, а также получена формула скорости в зависимости от эт...

Об определении эффективной вязкости при фильтрации неравновесной жидкости

В статье закон фильтрации берется в более общем виде. Для этого в формуле от нужно использовать кубическое слагаемое. При этом увеличивается точность при обработке индикаторных линий. Однако это необходимо также и для учета неравновесных свойств ...

Определение коэффициента гидравлического сопротивления и безразмерной функции Леверетта в пластовых условиях

В статье выведены формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления при двухфазной фильтрации, а так же для безразмерной функции Леверетта в пластовых условиях.

К вопросу определения гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента

В данной работе делается попытка определения числа Рейнольдса и гидравлического сопротивления при двучленном законе фильтрации углеводородов в пористой среде с учетом влияния начального градиента, а также получена формула скорости в зависимости от эт...

Обобщеннaя формула Дюпюи

В статье предложена более общая формула, подобная формуле Дюпюи, которая учитывает также влияние начального градиента и инерционных сил.

Об определении зависимости между временем релаксации и гидравлическим сопротивлением при фильтрации в пласте неравновесной жидкости

В работе выводятся формулы для определения времени релаксации в зависимости от гидравлического сопротивления и параметра Щелкачева [1, 2, 3].

К вопросу определения скорости фильтрации и времени релаксации неравновесной жидкости

Наличие у жидкости релаксационных свойств определяет характер сопротивления при движении в пористой среде. Поскольку релаксирующая жидкость реагирует на изменение условий с некоторым запаздыванием, то в зависимости от скорости движения характер сопро...

Исследование напряженного состояния в окрестности порожденных дифрагированных волн

В работе рассмотрен случай прохождения дифрагированной волны за упругим препятствием. Показано, что в материале препятствия продольная дифрагированная волна вызывает только продольную волну, интенсивность которой отличается от интенсивности дифрагиро...

Задать вопрос