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

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 августа, печатный экземпляр отправим 16 сентября.

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: 15 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: 15.08.2020).



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 | Статья в журнале «Юный ученый»

Объёмное расширение жидкостей характеризуется коэффициентом объёмного расширения β в данном интервале температур.

А теперь рассчитаем архимедову силу при температуре воды, равной 25°С. При данной температуре коэффициент объёмного расширения воды...

Демонстрация веса тела и состояния его невесомости с помощью...

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...

Исследование температурных полей в методе неразрушающего...

Реализация тепловых методов неразрушающего контроля усложнена тем, что тепловое воздействие и получение измерительной информации в ходе эксперимента возможно осуществлять только на ограниченном участке поверхности исследуемого объекта.

Повышение эффективности разделения компонентов природного...

Изоэнтропийное расширение газа. Самым распространенным способом понижения температуры на газоконденсатных промыслах является изоэнтропийное расширения, при помощи детандерного оборудования. Это наиболее эффективный с термодинамической точки...

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

Комбинируя объемное содержание матрицы и наполнителя, можно

Скорость изменения температуры была не более . На рис. 2. представлены зависимости удельного

Для связки нитей изменение температура изменения характера проводимости оказалась несколько ниже...

Экспериментальное исследование теплообмена при испарении...

Рис. 2. Зависимость массовой скорости испарения капли воды от температуры поверхности нагревателя; а — при нагревании поверхности, б — при охлаждении поверхности. Используя формулу (4) нами был вычислен коэффициент теплоотдачи при испарении капли воды (рис. 3).

Графен как материал для теплоотводов нового поколения

Температура воды и масла при использовании опытной системы охлаждения с...

выявлять некоторые особенности, например, небольшой рост или падение температуры реактора в начале и

Если рассмотреть поверхность охлаждения алюминиевого радиатора из трубчатых.

Определение расхода воздуха, проходящего через...

Заметим, что параметры потока в местных сопротивлениях обычно и определяются с помощью формул, полученных для несжимаемой жидкости. Поэтому воспользуемся формулой Вейсбаха и, преобразуя ее, получим выражение для определения объемного расхода жидкости при ее...

Тепловые характеристики алюминиевых радиаторов из...

Температура воды и масла при использовании опытной системы охлаждения с алюминиевым радиатором несколько ниже, чем у серийной системы, что обеспечивает

Рассмотрены тепловые режимы работы блока охлаждения РЭС при различных системах охлаждения.

Похожие статьи

Ещё раз об архимедовой силе | Статья в журнале «Юный ученый»

Объёмное расширение жидкостей характеризуется коэффициентом объёмного расширения β в данном интервале температур.

А теперь рассчитаем архимедову силу при температуре воды, равной 25°С. При данной температуре коэффициент объёмного расширения воды...

Демонстрация веса тела и состояния его невесомости с помощью...

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...

Исследование температурных полей в методе неразрушающего...

Реализация тепловых методов неразрушающего контроля усложнена тем, что тепловое воздействие и получение измерительной информации в ходе эксперимента возможно осуществлять только на ограниченном участке поверхности исследуемого объекта.

Повышение эффективности разделения компонентов природного...

Изоэнтропийное расширение газа. Самым распространенным способом понижения температуры на газоконденсатных промыслах является изоэнтропийное расширения, при помощи детандерного оборудования. Это наиболее эффективный с термодинамической точки...

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

Комбинируя объемное содержание матрицы и наполнителя, можно

Скорость изменения температуры была не более . На рис. 2. представлены зависимости удельного

Для связки нитей изменение температура изменения характера проводимости оказалась несколько ниже...

Экспериментальное исследование теплообмена при испарении...

Рис. 2. Зависимость массовой скорости испарения капли воды от температуры поверхности нагревателя; а — при нагревании поверхности, б — при охлаждении поверхности. Используя формулу (4) нами был вычислен коэффициент теплоотдачи при испарении капли воды (рис. 3).

Графен как материал для теплоотводов нового поколения

Температура воды и масла при использовании опытной системы охлаждения с...

выявлять некоторые особенности, например, небольшой рост или падение температуры реактора в начале и

Если рассмотреть поверхность охлаждения алюминиевого радиатора из трубчатых.

Определение расхода воздуха, проходящего через...

Заметим, что параметры потока в местных сопротивлениях обычно и определяются с помощью формул, полученных для несжимаемой жидкости. Поэтому воспользуемся формулой Вейсбаха и, преобразуя ее, получим выражение для определения объемного расхода жидкости при ее...

Тепловые характеристики алюминиевых радиаторов из...

Температура воды и масла при использовании опытной системы охлаждения с алюминиевым радиатором несколько ниже, чем у серийной системы, что обеспечивает

Рассмотрены тепловые режимы работы блока охлаждения РЭС при различных системах охлаждения.

Задать вопрос