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

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 февраля, печатный экземпляр отправим 5 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Юный учёный №5 (8) октябрь 2016 г.

Дата публикации: 16.08.2016

Статья просмотрена: 38 раз

Библиографическое описание:

Абдурашидов А. М., Акопов В. В. Ещё раз об архимедовой силе // Юный ученый. — 2016. — №5. — С. 60-62. — URL https://moluch.ru/young/archive/8/534/ (дата обращения: 18.01.2020).

 

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 учитывать температуру жидкости (воды).

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

 

Известно, что архимедова сила зависит от плотности жидкости и объёма погруженной части тела, и это доказано экспериментально. Различные лабораторные работы выполняются в кабинете физики при температуре от 20°С до 25°С. Ведь известно, что плотность жидкости зависит от её температуры. В лабораторных работах, связанных с жидкостью (например, водой), при расчётах плотность принимается 1000.

Как правило, при уменьшении температуры жидкости её плотность увеличивается. Но есть вещество, чья плотность ведёт себя по-другому — это вода. Все природные материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Единственным исключением из этого правила является вода. Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4°С, при которой один литр воды имеет массу один килограмм. Если вода нагревается или охлаждается относительно этой критической точки, её объём увеличивается, что означает уменьшение плотности, то есть вода становится легче.

А теперь проверим экспериментальным путём зависимость архимедовой силы от температуры воды.

  1.                Подвесим к рычагу два одинаковых тела, добиваемся равновесия и погружаем одно тело в воду комнатной температуры, а второе — в воду с температурой выше комнатной.

Наблюдаем нарушение равновесия: в воде комнатной температуры тело выталкивается сильнее.

  1.                Подвесим к рычагу два одинаковых тела, добиваемся равновесия и погружаем одно тело в воду комнатной температуры, а второе — в воду с температурой ниже комнатной.

Наблюдаем нарушение равновесия: в воде с температурой ниже комнатной тело выталкивается сильнее.

Вывод: таким образом, архимедова сила зависит от температуры воды.

«Жидкости расширяются значительно сильнее твёрдых тел. Они также расширяются во всех направлениях. Объёмное расширение жидкостей характеризуется коэффициентом объёмного расширения β в данном интервале температур.

Объём жидкости при температуре t определяется формулой:

(1)

где V0 первоначальный объём жидкости при температуре t0,

V объём жидкости при температуре t,

β коэффициент объёмного расширения жидкости,

t = t — t0 изменение температуры жидкости» 1, с. 187.

При нагревании жидкости изменяется не только её объём, но и плотность. Учитывая, что объём и плотность пропорциональны друг другу, то есть

,

тогда выражение (1) примет вид:

(2)

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая (архимедова) сила, которая выражается формулой:

, (3)

где ρ плотность жидкости при данной температуре,

g = 9,81 Н/кг — ускорение свободного падения,

VТ объём тела, погруженного в жидкость.

Рассчитаем архимедову силу при следующих известных физических величинах: тело (алюминиевый цилиндр) объёмом V=17,34∙10–6м3, g = 9,81 Н/кг и ρ=1000 – плотность воды при температуре t = 4°С.

Подставив численные значения физических величин в выражение (3), получим:

.

Таким образом, архимедова сила для данного тела при температуре 4°С, равна 0,1701 Н.

А теперь рассчитаем архимедову силу при температуре воды, равной 25°С. При данной температуре коэффициент объёмного расширения воды возьмём из справочника 2, с. 112: β = 302∙10–6С-1.

Используя выражения (2) и (3), численные значения физических величин, получим:

.

Таким образом, архимедова сила для данного тела при температуре 25°С, равна 0,169 Н:

Сравним полученные значения архимедовой силы, воспользовавшись отношением:

.

Вывод: с увеличением температуры воды архимедова сила уменьшается.

 

Литература:

 

  1.                Яворский Б. М., Селезнёв Ю. А. Справочное руководство по физике. Москва. 1975. с. 187.
  2.                Енохович А. С. Справочник по физике и технике. // Просвещение. Москва. 1989. с. 112.
Основные термины (генерируются автоматически): архимедова сила, температура, тело, вод, плотность жидкости, комнатная температура, жидкость, температура воды, нарушение равновесия, объемное расширение.


Похожие статьи

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

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...

Экспериментальное исследование теплообмена при испарении...

t0 — начальная температура жидкости в капле, ͦ С; r — теплота фазового перехода(скрытая теплота парообразования), Дж/кг.

Рис. 3. Зависимость коэффициент теплопередач при испарении капли воды; а — при нагревании поверхности, б — при охлаждении поверхности.

Изучение свойств воды, текучести, несжимаемости и способов их...

Актуальность. В первую очередь стоит сказать, что жидкости — это то с чем мы постоянно сталкиваемся в процессе нашей повседневной жизни. Даже первое восприятие окружающего мира сводится к тому, что все вокруг состоит из твердых тел и жидкостей.

Безопасность теплонапряженной поверхности при кризисе...

Необходимо контролировать температуру поверхности, для предотвращения пережога

где сила пара, – сила тяжести жидкости. (4). Плотность теплового потока в этот момент будет

Для процесса испарения воды: температура минерализованной воды в течения сутки...

Достижение обучающимися метапредметных результатов по...

При погружении шарика в воду на него начинает действовать выталкивающая сила воды (сила Архимеда), направленная вертикально вверх. Вследствие этого сила натяжения нити, равная изначально силе тяжести, также будет скомпенсирована выталкивающей силой Архимеда.

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

При перекачке центробежным насосом жидкости, имеющей вязкость, большую вязкости воды

С уменьшением плотности жидкости снижается полезная мощность и растет доля

С увеличением плотности, наоборот, увеличивается полезная мощность, КПД и доля потерь.

Особенности обезвоживания кристаллогидратов в микроволновом...

При обычной температуре кристаллы медного купороса на воздухе не выветриваются. Он служит исходным материалом для производства различных солей меди [2]. Термообработка кристаллогидратов используется для получения солей с меньшим содержанием влаги.

Конспект урока по теме «Плотность вещества. Косвенное...»

Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4°С, при которой один литр воды

Сила тока количества вещества. Моль/с. На рис.2 показан способ измерения импульса тела К

Ещё раз об архимедовой силе. Но есть вещество, чья плотность ведёт себя по-другому...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Похожие статьи

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

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...

Экспериментальное исследование теплообмена при испарении...

t0 — начальная температура жидкости в капле, ͦ С; r — теплота фазового перехода(скрытая теплота парообразования), Дж/кг.

Рис. 3. Зависимость коэффициент теплопередач при испарении капли воды; а — при нагревании поверхности, б — при охлаждении поверхности.

Изучение свойств воды, текучести, несжимаемости и способов их...

Актуальность. В первую очередь стоит сказать, что жидкости — это то с чем мы постоянно сталкиваемся в процессе нашей повседневной жизни. Даже первое восприятие окружающего мира сводится к тому, что все вокруг состоит из твердых тел и жидкостей.

Безопасность теплонапряженной поверхности при кризисе...

Необходимо контролировать температуру поверхности, для предотвращения пережога

где сила пара, – сила тяжести жидкости. (4). Плотность теплового потока в этот момент будет

Для процесса испарения воды: температура минерализованной воды в течения сутки...

Достижение обучающимися метапредметных результатов по...

При погружении шарика в воду на него начинает действовать выталкивающая сила воды (сила Архимеда), направленная вертикально вверх. Вследствие этого сила натяжения нити, равная изначально силе тяжести, также будет скомпенсирована выталкивающей силой Архимеда.

Влияние вязкости перекачиваемой среды на характеристики...

При перекачке центробежным насосом жидкости, имеющей вязкость, большую вязкости воды

С уменьшением плотности жидкости снижается полезная мощность и растет доля

С увеличением плотности, наоборот, увеличивается полезная мощность, КПД и доля потерь.

Особенности обезвоживания кристаллогидратов в микроволновом...

При обычной температуре кристаллы медного купороса на воздухе не выветриваются. Он служит исходным материалом для производства различных солей меди [2]. Термообработка кристаллогидратов используется для получения солей с меньшим содержанием влаги.

Конспект урока по теме «Плотность вещества. Косвенное...»

Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4°С, при которой один литр воды

Сила тока количества вещества. Моль/с. На рис.2 показан способ измерения импульса тела К

Ещё раз об архимедовой силе. Но есть вещество, чья плотность ведёт себя по-другому...

Взаимосвязь между температурами жидкости на забое и устье...

Поступающая в ствол реагирующей скважины жидкость начинает охлаждаться в силу существенной разницы температур пласта и расположенных выше горных пород. Контроль за тепловым полем пласта путем замеров температуры на забое добывающих скважин...

Задать вопрос