Încă o dată pe forța lui Arhimede
Acest articol discută despre dependența forței Arhimede care acționează asupra corpului în # xa0; (apa) temperatura lichidului. În efectuarea diferitelor lucrări de laborator legate de # xa0; Arhimede forță care acționează asupra corpului în # xa0; lichid (apă), este necesar să se ia în considerare temperatura lichidului (apă).
Cuvinte cheie: forță flotabilitate, temperatură, densitate fluid, coeficient de expansiune volum, volum, apă
Este cunoscut faptul că forța de flotabilitate depinde de densitatea xa0 lichid și #, volumul părții imersate a corpului, și # xa0; acest lucru a fost demonstrat experimental. munca de laborator Diverse efectuate în # xa0; cabinet de fizică la o temperatură cuprinsă între 20 ° C până la 25 ° C Este cunoscut faptul că densitatea unui lichid depinde de temperatura. In # xa0; laborator de lucru legate de # xa0; lichid (de exemplu apă), la calcularea densității 1000 a fost adoptată.
Ca regulă generală, densitatea crește odată cu scăderea temperaturii fluidului. Dar există o substanță a cărei densitate se comportă diferit # xa0; - este apa. Toate materialele naturale extinde atunci când xa0 încălzit și #; psihiatru când este răcit. Singura excepție de la această regulă este apa. Apa are cea mai mare densitate la + 4 ° C, la care un litru de apă are o masă de un kilogram. În cazul în care apa este încălzită sau răcită cu privire la acest punct critic, cresc în volum, reducerea densității înseamnă, adică apa devine mai ușoară.
Acum verificăm experimental dependența forței de flotabilitate de temperatura apei.
- # Xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; Suspendarea la # xa0; două corp pârghie identice și atinge echilibrul # xa0; cufunda într-un singur corp # xa0; apa la temperatura camerei, și # xa0 al doilea rând # xa0; - o # xa0; apă cu # xa0, peste temperatura camerei.
Observăm dezechilibru: în # xa0; camera de corp de apă de temperatură este împins mai greu.
- # Xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; Suspendarea la # xa0; două corp pârghie identice și atinge echilibrul # xa0; cufunda într-un singur corp # xa0; apa la temperatura camerei, și # xa0 al doilea rând # xa0; - o # xa0; apă cu # xa0, sub temperatura camerei.
Observați dezechilibru: în # xa0; apă cu # xa0, sub temperatura corpului camerei este împins mai greu.
Concluzie: Prin urmare, forța de flotabilitate depinde de temperatura apei.
„Lichidele se extind în mod semnificativ mai multe solide. Ele sunt, de asemenea, extinderea în toate direcțiile. expansiune volumetrica de lichid caracterizat prin coeficientul de dilatare β volumetrice în # xa0, acest interval de temperaturi.
Volumul lichidului la temperatura t # Xa0, determinat prin formula:
β # xa0; - coeficientul de dilatare volumetrică a lichidului,
Când este încălzit, modificările lichide nu numai volumul său, dar, de asemenea, # xa0; densitate. Având în vedere că volumul și # xa0; densitatea proporțională unul cu altul, adică,
,
atunci expresia (1) ia forma:
Pe un corp scufundat în # xa0 fluid acționează ejector (arhimedic) puterea, care este exprimat prin formula:
unde ρ # xa0; - densitatea lichidului la o temperatură dată,
g = 9,81 N / kg # Xa0; - accelerația gravitației,
Calculăm forța Arhimede sub următoarele magnitudinile fizice cunoscute: corpul (cilindru de aluminiu) în volum V = 17,34 ∙ 10-6m3. g = 9,81 N / kg și ρ = 1000- densitatea apei la temperatura t = 4 ° C
Substituind valorile numerice ale mărimilor fizice în # xa0; expresia (3), obținem:
.
Astfel, forța de flotabilitate pentru un anumit corp la o temperatură de 4 ° C egal cu 0.1701 N.
Acum, se calculează forța lui Arhimede, la o temperatură a apei de 25 ° C La această temperatură, coeficientul de dilatare volumetrică a apei ia din directorul 2, p. 112: β = 302 ∙ 10-6S-1.
Utilizarea expresiilor (2) și (3), valorile numerice ale mărimilor fizice, obținem:
.
Astfel, forța de flotabilitate pentru un anumit corp la o temperatură de 25 ° C egal cu 0,169 N.
Comparați valorile obținute cu ajutorul forței de flotabilitate relația:
.
Concluzie: cu # xa0, o creștere a temperaturii apei scade forța de flotabilitate.
- # Xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; Jaworski # xa0; B. # xa0; M. Seleznev # xa0; Yu # xa0; A. Ghid de referință pentru Fizică. București. 1975. p. 187.
- # Xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # xa0; # Xa0 Enohovich; AA # xa0; C # xa0 Handbook of Physics și # xa0; art. // educație. București. 1989. p. 112.
