Формула Архимеда

Принцип Архимеда - фундаментальная концепция в механике жидкостей, предлагающая метод определения выталкивающей силы, действующей на погруженный в жидкость объект. Этот принцип утверждает, что выталкивающая сила, направленная вверх, действующая на тело, погруженное в жидкость частично или полностью, равна весу жидкости, вытесняемой телом.

Историческая справка

Считается, что этот принцип сформулировал Архимед из Сиракуз, греческий математик, физик, инженер и изобретатель, живший с 287 по 212 гг. до н. э. Легенда гласит, что он открыл этот принцип, принимая ванну и осознав, что может вычислить объем неправильного объекта по объему вытесненной им воды, что побудило его воскликнуть «Эврика!».

Расчетная формула

Выталкивающую силу (F) можно рассчитать по формуле:

\[ F = \rho V g \]

где:

• \(F\) — выталкивающая сила в ньютонах (Н),
• \(\rho\) — плотность жидкости в килограммах на кубический метр (кг/м³),
• \(V\) — объем жидкости, вытесненной объектом, в кубических метрах (м³),
• \(g\) — ускорение свободного падения в метрах в секунду в квадрате (м/с²).

Пример расчета

Для водолаза в морской воде (плотность около 1025 кг/м³), вытесняющего 0,06 м³ объема, при ускорении свободного падения 9,81 м/с² выталкивающая сила составит:

\[ F = 1025 \times 0.06 \times 9.81 \approx 603.93 \text{ Н} \]

Значение и сферы применения

Понимание и применение принципа Архимеда имеет решающее значение в различных областях, включая инженерию, океанографию и дайвинг. Это объясняет, почему корабли плавают, помогает проектировать подводные лодки и другие водные транспортные средства и помогает водолазам контролировать свою плавучесть под водой.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое плавучесть?

   • Плавучесть — это сила, направленная вверх, которую оказывает жидкость на погруженный в нее объект, противодействующая силе тяжести этого объекта.

2. Как принцип Архимеда относится к плавающим объектам?

   • Объект плавает, когда выталкивающая сила равна его весу. Этот принцип помогает определить, будет ли объект плавать или тонуть в данной жидкости.

3. Может ли этот принцип предсказать устойчивость плавающего объекта?

   • Хотя принцип Архимеда определяет плавучесть, на устойчивость объекта влияет его центр тяжести и центр плавучести.

Этот калькулятор обеспечивает простой расчет выталкивающей силы, облегчая учебные и профессиональные задачи, требующие анализа динамики жидкостей.