Sila uzgona Arhimedovog crtića. Akademija zabavnih nauka

Čini se da nema ništa jednostavnije od Arhimedovog zakona. Ali jednom davno sam Arhimed je zaista bio zbunjen svojim otkrićem. Kako je bilo?

Zanimljiva je priča vezana za otkriće temeljnog zakona hidrostatike.

Zanimljive činjenice i legende iz života i smrti Arhimeda

Pored tako ogromnog otkrića kao što je otkriće samog Arhimedovog zakona, naučnik ima čitavu listu zasluga i dostignuća. Generalno, bio je genije koji je radio u oblastima mehanike, astronomije i matematike. Napisao je djela kao što su traktat "o lebdećim tijelima", "o kugli i cilindru", "o spiralama", "o konoidima i sferoidima", pa čak i "o zrncima pijeska". Najnoviji rad pokušao je izmjeriti broj zrna pijeska potrebnih za ispunjavanje Univerzuma.

Uloga Arhimeda u opsadi Sirakuze

Godine 212. pne, Sirakuzu su opkolili Rimljani. 75-godišnji Arhimed je dizajnirao moćne katapulte i lake mašine za bacanje kratkog dometa, kao i takozvane "Arhimedove kandže". Uz njihovu pomoć bilo je moguće doslovno prevrnuti neprijateljske brodove. Suočeni s tako snažnim i tehnološkim otporom, Rimljani nisu uspjeli zauzeti grad na juriš i bili su prisiljeni započeti opsadu. Prema drugoj legendi, Arhimed je pomoću ogledala uspio zapaliti rimsku flotu, fokusirajući se sunčeve zrake na brodovima. Istinitost ove legende izgleda sumnjiva, jer To niko od tadašnjih istoričara nije spomenuo.

Arhimedova smrt

Prema mnogim svjedočanstvima, Arhimeda su ubili Rimljani kada su konačno zauzeli Sirakuzu. Evo jedne od mogućih verzija smrti velikog inženjera.

Na trijemu svoje kuće, naučnik je razmišljao o dijagramima koje je nacrtao rukom u pijesku. Vojnik je u prolazu stao na crtež, a Arhimed je, duboko zamišljen, viknuo: „Skloni se od mojih crteža. Kao odgovor na to, vojnik koji je nekuda žurio jednostavno je probo starca mačem.

Pa, sad o bolnoj tački: o zakonu i moći Arhimeda...

Kako je otkriven Arhimedov zakon i porijeklo čuvene "Eureke!"

Antika. Treći vek pne. Sicilija, gdje još uvijek nema mafije, ali ima starih Grka.

Pronalazač, inženjer i teoretičar iz Sirakuze (grčke kolonije na Siciliji), Arhimed je služio pod kraljem Hijerom II. Jednog dana, zlatari su napravili zlatnu krunu za kralja. Kralj je, kao sumnjiva osoba, pozvao naučnika kod sebe i uputio ga da sazna da li kruna sadrži nečistoće srebra. Ovdje se mora reći da u to daleko vrijeme niko nije rješavao takva pitanja i slučaj je bio bez presedana.

Arhimed je dugo razmišljao, ništa nije smislio i jednog dana je odlučio da ode u kupatilo. Tamo, sjedeći u bazenu s vodom, naučnik je pronašao rješenje problema. Arhimed je skrenuo pažnju na sasvim očiglednu stvar: telo, uronjeno u vodu, istiskuje zapreminu vode jednaku zapremini samog tela.

Tada je, ne potrudivši se ni da se obuče, Arhimed iskočio iz kupatila i viknuo svoju čuvenu „Eureku“, što znači „pronađen“. Pojavivši se kralju, Arhimed je zamolio da mu da ingote srebra i zlata, jednake težine krune. Mjereći i upoređujući zapreminu vode istisnute krunom i ingotima, Arhimed je otkrio da kruna nije napravljena od čistog zlata, već da je pomiješana sa srebrom. Ovo je priča o otkriću Arhimedovog zakona.

Suština Arhimedovog zakona

Ako se pitate kako da razumete Arhimedov princip, odgovorićemo. Samo sedite, razmislite i razumevanje će doći. U stvari, ovaj zakon kaže:

Tijelo uronjeno u plin ili tekućinu podliježe sili uzgona koja je jednaka težini tečnosti (gasa) u zapremini uronjenog dela tela. Ova sila se zove Arhimedova sila.

Kao što vidimo, Arhimedova sila djeluje ne samo na tijela uronjena u vodu, već i na tijela u atmosferi. Sila koja čini da se balon podigne je ista Arhimedova sila. Arhimedova sila se izračunava pomoću formule:

Ovdje je prvi izraz gustina tečnosti (gasa), drugi je ubrzanje slobodan pad, treći je volumen tijela. Ako je sila gravitacije jednaka Arhimedovoj sili, tijelo lebdi, ako je veća, tone, a ako je manja, lebdi dok ne počne da pluta.

U ovom članku pogledali smo Arhimedov zakon za lutke. Ako želite da naučite kako da rešite probleme u kojima se nalazi Arhimedov zakon, kontaktirajte našim specijalistima. Najbolji autori će rado podijeliti svoje znanje i sami objasniti rješenje. težak zadatak"na policama."

EKSPERIMENTI na temu "Arhimedova moć"

Nauka je divna, zanimljiva i zabavna. Ali teško je povjerovati u čuda iz riječi, morate ih dodirnuti vlastitim rukama. Postoji iskustvo - zabavno!
I ako ste pažljivi,
Nezavisno na umu
I sa fizikom iz prve ruke
To je zanimljivo iskustvo -
Smiješno, uzbudljivo -
On će vam otkriti tajne
I nove snove!

1) Živa i mrtva voda

Stavite flašu od litra na sto staklena tegla, 2/3 napunjen vodom, a dvije čaše sa tečnošću: jedna sa natpisom „živa voda“, druga sa natpisom „mrtva voda“. Stavite gomolj krompira (ili sirovo jaje). On se davi. Dodajte "živu" vodu u teglu i gomolj će plutati dodajte "mrtvu" vodu i ponovo će potonuti. Dodavanjem jedne ili druge tekućine možete dobiti otopinu u kojoj gomolj neće isplivati ​​na površinu, ali neće ni potonuti na dno.
Tajna eksperimenta je da prva čaša sadrži zasićenu otopinu kuhinjska sol, u drugom - obična voda. (Savjet: prije demonstracije, bolje je oguliti krompir i sipati slabu otopinu soli u teglu tako da i neznatno povećanje njegove koncentracije izazove učinak).

2) Kartezijanski ronilac za pipete

Napunite pipetu vodom dok ne pluta okomito, gotovo potpuno potopljena. Stavite ronilačku pipetu u prozirnu plastična boca napunjen do vrha vodom. Zatvorite bocu poklopcem. Pritiskom na zidove posude, ronilac će se početi puniti vodom. Promjenom pritiska natjerajte ronioca da slijedi vaše komande: "Dolje!", "Gore!" i "Stani!" (zaustavite se na bilo kojoj dubini).

3) Nepredvidiv krompir

(Eksperiment se može izvesti sa jajetom). Stavite gomolj krompira u staklenu teglu napunjenu do pola vodeni rastvor kuhinjska sol. On lebdi na površini.
Šta se dešava sa krompirom ako dodate vodu u posudu? Obično odgovaraju da će krompir plutati. Pažljivo sipajte vodu (njena gustina je manja od gustine rastvora i jajeta) kroz levak uz zid posude dok se ne napuni. Krompir, na iznenađenje publike, ostaje na istom nivou.

4) Rotirajuća breskva

Sipajte gaziranu vodu u čašu. Iz nje će početi izlaziti ugljični dioksid otopljen u tekućini pod pritiskom. Stavite breskvu u čašu. Odmah će isplivati ​​na površinu i... početi da se okreće kao točak. Tako će se ponašati još dosta dugo.

Da biste razumjeli razlog ove rotacije, pogledajte bliže šta se dešava. Obratite pažnju na baršunastu kožicu ploda, za čije će se dlačice zalijepiti mjehurići plina. Budući da će na jednoj polovini breskve uvijek biti više mjehurića, na nju djeluje veća sila uzgona i ona se okreće prema gore.

5) Arhimedova sila u rasutom materijalu

Na predstavi “Arhimedovo nasljeđe” stanovnici Sirakuze su se takmičili u “izvlačenju bisera s dna mora”. Slična, ali jednostavnija demonstracija može se ponoviti koristeći malu staklenu teglu u kojoj se nalazi proso (pirinač). Stavite tenisku lopticu (ili čep od plute) unutra i zatvorite poklopac. Okrenite teglu tako da kuglica bude na dnu ispod prosa. Ako stvorite blagu vibraciju (blago protresite staklenku gore-dolje), tada će se sila trenja između zrna prosa smanjiti, ona će postati pokretna i nakon nekog vremena lopta će isplivati ​​na površinu pod utjecajem Arhimedove sile.

6) Paket je leteo bez krila

Stavite svijeću, upalite je, držite kesu preko nje, zrak u vrećici će se zagrijati,

Nakon što otpustite paket, pogledajte kako paket leti prema gore pod uticajem Arhimedove sile.

7) Različiti plivači plivaju različito

U posudu sipajte vodu i ulje. Spustite maticu, utikač i komade leda. Matica će biti na dnu, čep će biti na površini ulja, a led će biti na površini vode ispod sloja ulja.

Ovo se objašnjava uslovima plutanja tela:

Arhimedova sila više snage gravitacija plute - pluta pluta na površini,

Arhimedova sila je manja od sile gravitacije koja djeluje na maticu - orah tone

Arhimedova sila koja djeluje na komad leda je veća od gravitacije leda - pluta pluta na površini vode, ali pošto je gustina ulja manja od gustine vode, a manja od gustine leda - ulje će ostati na površini iznad leda i vode

8) Iskustvo u potvrđivanju zakona

Okačite kantu i cilindar na oprugu. Zapremina cilindra jednaka je unutrašnjoj zapremini kante. Istezanje opruge je označeno pokazivačem. Uronite cijeli cilindar u posudu za livenje s vodom. Voda se sipa u čašu.

Količina izlivene vode jeOzapremine tela uronjenog u vodu. Indikator opruge označava smanjenje težine cilindra u vodi uzrokovano djelovanjemVuzgona sila.

Sipajte vodu iz čaše u kantu i videćete da se pokazivač opruge vraća u prvobitni položaj. Dakle, pod uticajem Arhimedove sile, izvor se skupio, a pod uticajem težine istisnute vode vratio se u početni položaj. Arhimedova sila je jednaka težini tečnosti koju istisne telo.

9) Balans je nestao

Napravite papirni cilindar, okačite ga naopako na polugu i izbalansirajte.

Postavimo alkoholnu lampu ispod cilindra. Pod uticajem toplote, ravnoteža se narušava i posuda se diže. Pošto Arhimedova moć raste.

Takveškoljke ispunjene toplim gasom ili vrućim vazduhom nazivaju se baloni i koristi se za aeronautiku.

ZAKLJUČAK

Provodeći eksperimente, uvjerili smo se da na tijela uronjena u tekućine, plinove, pa čak i zrnate tvari djeluje Arhimedova sila, usmjerena okomito prema gore. Arhimedova sila ne zavisi od oblika tela, dubine njegovog uranjanja, gustine tela i njegove mase. Arhimedova sila jednaka je težini tečnosti u zapremini uronjenog dela tela.

U video lekciji fizike sa Akademije zabavnih nauka, profesor Daniil Edisonovič govoriće o starogrčkom naučniku Arhimedu i nekim od njegovih neverovatnih otkrića. Kako znate da li je zlato čisto? Kako višetonski brodovi uspijevaju plutati na oceanskim valovima? Naš život je pun misterioznih pojava i lukavih zagonetki. Fizika nekima od njih može dati tragove. Nakon gledanja osme video lekcije fizike, upoznaćete se sa Arhimedovim zakonom i Arhimedovom silom, kao i sa istorijom njihovog otkrića.

Arhimedov zakon

Zašto objekti teže manje u vodi nego na kopnu? Za osobu je boravak u vodi uporediv sa stanjem bestežinskog stanja. Astronauti to koriste u svom treningu. Ali zašto se to dešava? Činjenica je da na tijela uronjena u vodu djeluje uzgonska sila, otvorena starogrčki filozof Arhimed. Arhimedov zakon glasi ovako: telo uronjeno u tečnost gubi na težini onoliko koliko teži zapremina vode koju istiskuje. Sila uzgona nazvana je Arhimed, u čast pronalazača. Arhimed, bio je jedan od najvećih naučnika Ancient Greece. Ovaj briljantni matematičar i mehaničar živeo je u Sirakuzi u 3. veku pre nove ere. e. U to vrijeme kralj Hijero je vladao u Sirakuzi. Jednog dana, Hijeron je, primivši zlatnu krunu koju je naručio od majstora, posumnjao u njihovo poštenje. Činilo mu se da su sakrili dio zlata datog za njegovu proizvodnju i zamijenili ga srebrom. Ali kako se draguljari mogu uhvatiti da krivotvore? Hijer je naložio Arhimedu da utvrdi da li je u zlatnoj kruni bilo primesa srebra. Arhimed je neprestano tražio rešenje problema, ne prestajući da razmišlja o tome dok je radio druge stvari. I rješenje je pronađeno... u kupatilu. Arhimed se nasapunao pepelom i popeo u kadu A šta se dešavalo svaki put kada bilo koja osoba, čak ni naučnik, sjedne u bilo koju kadu, čak ni mermernu - voda u njoj naraste. Ali nešto na šta Arhimed obično nije obraćao pažnju odjednom ga je zainteresovalo. Ustao je - nivo vode je pao, ponovo je sjeo - voda se podigla; i podigla se dok je tijelo tonulo. I u tom trenutku Arhimedu je sinulo. U eksperimentu izvedenom desetak puta vidio je nagoveštaj o tome kako je volumen tijela povezan s njegovom težinom. I shvatio sam da je zadatak kralja Hijerona rješiv. I bio je toliko srećan zbog svog slučajnog otkrića da je, nag, sa ostacima pepela na telu, potrčao kući kroz grad, ispunjavajući ulicu povicima: „Eureka! Eureka!". Tako je Arhimed, prema legendi, pronašao rješenje za Hijerov problem. Arhimed je tražio od kralja dva ingota - srebro i zlato. Težina svakog ingota bila je jednaka težini krune. Postavivši prvo srebrni, a zatim zlatni ingot u posudu napunjenu vodom do vrha, naučnik je izmjerio zapreminu vode koju je istisnuo svaki ingot. Zlato je istisnulo manje vode nego srebro. A sve zato što je volumen komada zlata bio manji od komada srebra iste težine. Na kraju krajeva, zlato je teže od srebra. Arhimed je zatim uronio krunu u posudu i izmjerio zapreminu vode koju je istisnula. Kruna je istisnula manje vode od ingota srebra. ali više od poluge zlata. Tako je razotkrivena zlatarska prevara. Hvala za Arhimedova moć džinovski brodovi teški stotine hiljada tona sposobni su za plovidbu. To je zbog činjenice da imaju veliki pomak. Odnosno, njihov volumen je takav da istiskuje ogromnu količinu vode. Kako se sećate čega više volumena telo, to Arhimedova sila jače deluje na njega.