Drijfvermogen van de Archimedes-cartoon. Academie voor amusementswetenschappen

Het lijkt erop dat er niets eenvoudiger is dan de wet van Archimedes. Maar ooit was Archimedes zelf echt verbaasd over zijn ontdekking. Hoe was het?

Er is een interessant verhaal verbonden aan de ontdekking van de fundamentele wet van de hydrostatica.

Interessante feiten en legendes uit het leven en de dood van Archimedes

Naast zo'n gigantische doorbraak als de ontdekking van de wet van Archimedes zelf, heeft de wetenschapper een hele lijst met verdiensten en prestaties. Over het algemeen was hij een genie die werkte op het gebied van mechanica, astronomie en wiskunde. Hij schreef werken als een verhandeling 'over drijvende lichamen', 'over de bal en de cilinder', 'over spiralen', 'over conoïden en sferoïden' en zelfs 'over zandkorrels'. In het laatste onderzoek werd geprobeerd het aantal zandkorrels te meten dat nodig is om het heelal te vullen.

Rol van Archimedes bij het beleg van Syracuse

In 212 voor Christus werd Syracuse belegerd door de Romeinen. De 75-jarige Archimedes ontwierp krachtige katapulten en lichte werpmachines voor de korte afstand, evenals de zogenaamde “Archimedes-klauwen”. Met hun hulp was het mogelijk om vijandelijke schepen letterlijk om te draaien. Geconfronteerd met zo'n krachtig en technologisch verzet waren de Romeinen niet in staat de stad stormenderhand in te nemen en werden ze gedwongen een belegering te beginnen. Volgens een andere legende slaagde Archimedes erin om met behulp van spiegels de Romeinse vloot in brand te steken en zich te concentreren zonnestralen op schepen. De waarheidsgetrouwheid van deze legende lijkt twijfelachtig, omdat Geen van de historici uit die tijd heeft dit vermeld.

Dood van Archimedes

Volgens veel getuigenissen werd Archimedes door de Romeinen vermoord toen ze uiteindelijk Syracuse innamen. Hier is een van de mogelijke versies van de dood van de grote ingenieur.

Op de veranda van zijn huis dacht de wetenschapper na over de diagrammen die hij met zijn hand recht in het zand tekende. Een passerende soldaat stapte op de tekening en Archimedes riep diep in gedachten: 'Ga weg van mijn tekeningen.' Als reactie hierop doorboorde een soldaat die zich ergens haastte de oude man eenvoudigweg met een zwaard.

Nou, nu over het pijnlijke punt: over de wet en de macht van Archimedes...

Hoe de wet van Archimedes werd ontdekt en de oorsprong van de beroemde "Eureka!"

Oudheid. Derde eeuw voor Christus. Sicilië, waar nog steeds geen maffia is, maar wel oude Grieken.

Archimedes, een uitvinder, ingenieur en theoretisch wetenschapper uit Syracuse (een Griekse kolonie op Sicilië), diende onder koning Hiero II. Op een dag maakten juweliers een gouden kroon voor de koning. De koning, die een achterdochtig persoon was, ontbood de wetenschapper naar zijn plaats en gaf hem de opdracht uit te zoeken of de kroon zilveren onzuiverheden bevatte. Hier moet gezegd worden dat in die verre tijd niemand dergelijke kwesties had opgelost en dat de zaak ongekend was.

Archimedes dacht lang na, bedacht niets en besloot op een dag naar het badhuis te gaan. Daar, zittend in een bak met water, vond de wetenschapper een oplossing voor het probleem. Archimedes vestigde de aandacht op iets volkomen voor de hand liggend: een lichaam, ondergedompeld in water, verplaatst een volume water dat gelijk is aan het lichaamseigen volume.

Op dat moment sprong Archimedes, zonder zelfs maar de moeite te nemen zich aan te kleden, het badhuis uit en riep zijn beroemde ‘Eureka’, wat ‘gevonden’ betekent. Archimedes verscheen aan de koning en vroeg hem baren zilver en goud te geven, even zwaar als de kroon. Door het volume water dat door de kroon en de blokken werd verplaatst te meten en te vergelijken, ontdekte Archimedes dat de kroon niet van puur goud was gemaakt, maar vermengd was met zilver. Dit is het verhaal van de ontdekking van de wet van Archimedes.

De essentie van de wet van Archimedes

Als u zich afvraagt ​​hoe u het principe van Archimedes moet begrijpen, zullen wij antwoorden. Ga gewoon zitten, denk na, en het begrip zal komen. Eigenlijk zegt deze wet:

Een lichaam ondergedompeld in een gas of vloeistof is onderworpen aan een opwaartse kracht die gelijk is aan het gewicht van de vloeistof (gas) in het volume van het ondergedompelde deel van het lichaam. Deze kracht wordt de Archimedeskracht genoemd.

Zoals we kunnen zien, werkt de kracht van Archimedes niet alleen op lichamen die in water zijn ondergedompeld, maar ook op lichamen in de atmosfeer. De kracht die een ballon omhoog doet stijgen is dezelfde Archimedeskracht. De Archimedische kracht wordt berekend met behulp van de formule:

Hier is de eerste term de dichtheid van de vloeistof (gas), de tweede is de versnelling vrije val, de derde is het volume van het lichaam. Als de zwaartekracht gelijk is aan de kracht van Archimedes, drijft het lichaam; als deze groter is, zinkt het, en als deze kleiner is, zweeft het totdat het begint te drijven.

In dit artikel hebben we de wet van Archimedes voor dummies bekeken. Als u wilt leren hoe u problemen kunt oplossen waarbij de wet van Archimedes wordt aangetroffen, neem dan contact op aan onze specialisten. De beste auteurs delen graag hun kennis en leggen de oplossing zelf uit. moeilijke taak"in de schappen."

EXPERIMENTEN over het onderwerp “De macht van Archimedes”

Wetenschap is prachtig, interessant en leuk. Maar het is moeilijk om met woorden in wonderen te geloven; je moet ze met je eigen handen aanraken. Er is een interessante ervaring!
En als je oplet,
Onafhankelijk van geest
En met natuurkunde uit de eerste hand
Het is een interessante ervaring -
Grappig, spannend -
Hij zal geheimen aan je onthullen
En nieuwe dromen!

1) Levend en dood water

Zet een literfles op tafel glazen pot, voor 2/3 gevuld met water, en twee glazen met vloeistoffen: één met het opschrift “levend water”, de andere met het opschrift “dood water”. Plaats een aardappelknol (of rauw ei). Hij verdrinkt. Voeg “levend” water toe aan de pot en de knol zal drijven; voeg “dood” water toe en hij zal weer zinken. Door een of andere vloeistof toe te voegen, kun je een oplossing krijgen waarin de knol niet naar de oppervlakte drijft, maar ook niet naar de bodem zinkt.
Het geheim van het experiment is dat het eerste glas een verzadigde oplossing bevat keukenzout, in het tweede - gewoon water. (Tip: vóór de demonstratie is het beter om de aardappelen te schillen en een zwakke zoutoplossing in de pot te gieten, zodat zelfs een lichte verhoging van de concentratie effect heeft).

2) Cartesiaanse pipetduiker

Vul de pipet met water totdat deze verticaal blijft drijven, bijna volledig ondergedompeld. Plaats de pipet van de duiker in een transparant kunststof fles tot de bovenkant gevuld met water. Sluit de fles af met een deksel. Wanneer hij op de wanden van het vat drukt, begint de duiker zich met water te vullen. Door de druk te veranderen, zorgt u ervoor dat de duiker uw commando's volgt: "Omlaag!", "Omhoog!" en “Stop!” (stop op elke diepte).

3) Onvoorspelbare aardappelen

(Het experiment kan worden uitgevoerd met een ei). Doe de aardappelknol in een glazen pot die half gevuld is waterige oplossing keukenzout. Hij drijft op het oppervlak.
Wat gebeurt er met aardappelen als je water aan een vat toevoegt? Ze antwoorden meestal dat de aardappelen zullen drijven. Giet voorzichtig water (de dichtheid is minder dan de dichtheid van de oplossing en het ei) door de trechter langs de wand van het vat totdat het vol is. Aardappelen blijven, tot verbazing van het publiek, op hetzelfde niveau.

4) Roterende perzik

Giet bruisend water in een glas. Kooldioxide opgelost in een vloeistof onder druk zal eruit beginnen te komen. Doe de perzik in het glas. Het zal onmiddellijk naar de oppervlakte drijven en... beginnen te draaien als een wiel. Hij zal zich nog een hele tijd zo gedragen.

Om de reden voor deze rotatie te begrijpen, moet je beter kijken naar wat er gebeurt. Let op de fluweelzachte schil van de vrucht, aan de haartjes waarvan gasbellen blijven plakken. Omdat er altijd meer belletjes op de ene helft van de perzik zullen zitten, werkt er een grotere drijvende kracht op en draait deze naar boven.

5) De kracht van Archimedes in bulkmateriaal

Bij de voorstelling ‘The Legacy of Archimedes’ streden inwoners van Syracuse om ‘een parel uit de zeebodem te halen’. Een soortgelijke maar eenvoudiger demonstratie kan worden herhaald met behulp van een kleine glazen pot met gierst (rijst). Plaats er een tennisbal (of kurken stop) in en sluit de deksel. Draai de pot om zodat het bolletje onderaan onder de gierst ligt. Als je een lichte trilling veroorzaakt (de pot lichtjes op en neer schudt), neemt de wrijvingskracht tussen de gierstkorrels af, worden ze mobiel en na een tijdje zal de bal onder invloed van de Archimedeskracht naar de oppervlakte drijven.

6) Het pakketje vloog zonder vleugels

Plaats een kaars, steek deze aan, houd de zak eroverheen, de lucht in de zak wordt warm,

Nadat je het pakket hebt losgelaten, zie je hoe het pakket omhoog vliegt onder invloed van de kracht van Archimedes.

7) Verschillende zwemmers zwemmen anders

Giet water en olie in het vat. Laat de moer, plug en ijsstukken zakken. De moer bevindt zich aan de onderkant, de plug bevindt zich op het olieoppervlak en het ijs bevindt zich op het wateroppervlak onder een laag olie.

Dit wordt verklaard door de drijvende omstandigheden van de lichamen:

De kracht van Archimedes meer kracht zwaartekracht van de kurk - de kurk drijft op het oppervlak,

De kracht van Archimedes is kleiner dan de zwaartekracht die op de noot inwerkt: de noot zinkt

de kracht van Archimedes die op een stuk ijs inwerkt, is groter dan de zwaartekracht van het ijs - de kurk drijft op het wateroppervlak, maar omdat de dichtheid van de olie kleiner is dan de dichtheid van water, en kleiner dan de dichtheid van ijs - de olie blijft op het oppervlak boven het ijs en water achter

8) Ervaring met het bevestigen van de wet

Hang de emmer en cilinder aan de veer. Het volume van de cilinder is gelijk aan het interne volume van de emmer. De veerrek wordt aangegeven met een wijzer. Dompel de gehele cilinder onder in een gietvat met water. Water wordt in een glas gegoten.

Het volume water dat wordt gemorst isOhet volume van een lichaam ondergedompeld in water. De veerindicator markeert de gewichtsvermindering van de cilinder in water, veroorzaakt door de actieVdrijvende kracht.

Giet water uit een glas in de emmer en je zult zien dat de veerwijzer terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie. Dus onder invloed van de Archimedische kracht trok de veer zich samen, en onder invloed van het gewicht van het verplaatste water keerde hij terug naar zijn oorspronkelijke positie. De Archimedische kracht is gelijk aan het gewicht van de vloeistof die door het lichaam wordt verplaatst.

9) Het saldo is verdwenen

Maak een papieren cilinder, hang deze ondersteboven aan een hendel en balanceer hem.

Laten we de alcohollamp onder de cilinder plaatsen. Onder invloed van warmte wordt het evenwicht verstoord en stijgt het vat. Sinds de macht van Archimedes groeit.

Zo eenschelpen gevuld met warm gas of hete lucht worden genoemd ballonnen en wordt gebruikt voor de luchtvaart.

CONCLUSIE

Na experimenten te hebben uitgevoerd, waren we ervan overtuigd dat lichamen die zijn ondergedompeld in vloeistoffen, gassen en zelfs korrelige stoffen worden beïnvloed door de kracht van Archimedes, verticaal naar boven gericht. De Archimedische kracht is niet afhankelijk van de vorm van het lichaam, de diepte van zijn onderdompeling, de dichtheid van het lichaam en zijn massa. De kracht van Archimedes is gelijk aan het gewicht van de vloeistof in het volume van het ondergedompelde deel van het lichaam.

In een natuurkundevideoles van de Academy of Entertaining Sciences zal professor Daniil Edisonovich praten over de oude Griekse wetenschapper Archimedes en enkele van zijn verbazingwekkende ontdekkingen. Hoe weet je of goud puur is? Hoe slagen schepen van meerdere tonnen erin om op oceaangolven te drijven? Ons leven zit vol mysterieuze verschijnselen en lastige puzzels. De natuurkunde kan voor sommige daarvan aanwijzingen verschaffen. Na het bekijken van de achtste natuurkundevideoles maak je kennis met de wet van Archimedes en de kracht van Archimedes, evenals de geschiedenis van hun ontdekking.

De wet van Archimedes

Waarom wegen voorwerpen in water minder dan op land? Voor een persoon is het zijn in water vergelijkbaar met het zich in een staat van gewichtloosheid bevinden. Astronauten gebruiken dit in hun training. Maar waarom gebeurt dit? Het is een feit dat lichamen die in water zijn ondergedompeld, worden beïnvloed door een drijvende kracht, open oude Griekse filosoof Archimedes. De wet van Archimedes luidt als volgt: een lichaam dat in een vloeistof is ondergedompeld, verliest evenveel gewicht als het volume water dat het verplaatst weegt. De opwaartse kracht werd Archimedes genoemd, ter ere van de ontdekker. Archimedes was een van de grootste wetenschappers Het oude Griekenland. Deze briljante wiskundige en monteur woonde in Syracuse in de 3e eeuw voor Christus. e. Op dat moment regeerde koning Hiero in Syracuse. Op een dag twijfelde Hieron, nadat hij de gouden kroon had ontvangen die hij bij de ambachtslieden had besteld, aan hun eerlijkheid. Het leek hem dat ze een deel van het goud dat voor de productie ervan was gegeven, hadden verborgen en door zilver hadden vervangen. Maar hoe kunnen juweliers op namaak worden betrapt? Hiero gaf Archimedes de opdracht om vast te stellen of er een mengsel van zilver in de gouden kroon zat. Archimedes was voortdurend op zoek naar een oplossing voor het probleem en dacht er nooit over na als hij met andere dingen bezig was. En de oplossing werd gevonden... in het badhuis. Archimedes zeepte zichzelf in met as en klom in de badkuip. En er gebeurde iets dat elke keer gebeurt als iemand, zelfs geen wetenschapper, in een badkuip gaat zitten, zelfs niet in een marmeren badkuip - het water daarin stijgt. Maar iets waar Archimedes gewoonlijk geen aandacht aan schonk, interesseerde hem plotseling. Hij stond op - het waterpeil daalde, hij ging weer zitten - het water steeg; en het steeg toen het lichaam zonk. En op dat moment drong het tot Archimedes door. Hij zag in het experiment dat tientallen keren werd uitgevoerd een hint geven van hoe het volume van een lichaam verband houdt met zijn gewicht. En ik besefte dat de taak van koning Hieron oplosbaar was. En hij was zo blij met zijn toevallige ontdekking dat hij, terwijl hij naakt was, met de asresten op zijn lichaam, door de stad naar huis rende en de straat vulde met kreten: 'Eureka! Eureka!". Dit is hoe Archimedes, volgens de legende, de oplossing voor Hiero’s probleem vond. Archimedes vroeg de koning om twee blokken: zilver en goud. Het gewicht van elke staaf was gelijk aan het gewicht van de kroon. Nadat hij eerst een zilveren en vervolgens een goudstaaf in een tot de rand gevuld vat met water had geplaatst, mat de wetenschapper het volume water dat door elke staaf werd verplaatst. Goud heeft zijn plaats ingenomen minder water dan zilver. En dat allemaal omdat het volume van een stuk goud kleiner was dan dat van een stuk zilver met hetzelfde gewicht. Goud is immers zwaarder dan zilver. Archimedes dompelde vervolgens de kroon in het vat en mat het watervolume dat hij verplaatste. De kroon verplaatste minder water dan een baar zilver. maar meer dan een baar goud. Zo kwam de fraude van de juwelier aan het licht. Dankzij De macht van Archimedes gigantische schepen met een gewicht van honderdduizenden tonnen kunnen varen. Dit komt door het feit dat ze een grote verplaatsing hebben. Dat wil zeggen, hun volume is zodanig dat het een enorme hoeveelheid water verplaatst. Hoe onthoud je wat meer volume lichaam, hoe sterker de Archimedische kracht erop inwerkt.