Исследовательская работа «Архимедова сила» Выполнил учащийся 8 класса Еприкян Вараздат

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа с.Широкое»
Исследовательская работа
«Архимедова сила»
Выполнил учащийся 8 класса
Еприкян Вараздат
Руководитель: учитель физики
Мучкаева Галина Ивановна
с. Широкое, 2013
Цель работы – выяснить на опыте условия, при которых тело плавает
и при которых тонет.
План работы.
1.Сообщение об Архимеде.
2. Теоретическое обоснование.
3. Убедиться на опыте, от каких величин зависит значение выталкивающей
силы.
4. Вывод на основе полученных результатов.
Архиме́д (287 до н.э. – 212 до н.э.) —
древнегреческий математик, физик и инженер из
Сиракуз. Сделал множество открытий
в геометрии.
Заложил основы механики, гидростатики,
автор ряда важных изобретений.
Отцом Архимеда был математик и астроном
Фидий. Отец привил сыну с детства любовь
к математике, механике и астрономии.
Для обучения Архимед отправился в Александрию Египетскую —
научный и культурный центр того времени.
Работы Архимеда показывают, что он был прекрасно знаком с
математикой и астрономией своего времени, и поражают глубиной
проникновения в существо рассматриваемых задач.
Архимеду принадлежит и открытие знаменитого закона, названного
позже его именем. Этот закон содержится в семи положениях трактата
«О плавающих телах».
Архимед – знаменитейший физик древности. Научные исследования
поглощали его до такой степени, что ему приходилось напоминать про еду и
питье.
Историки рассказывают, что задача о золотом венке, предложенной царем
Сиракузов Героном, побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел,
результатом чего было появление сочинения «О плавающих телах», которое
дошло до нас.
Седьмое предложение этого сочинения Архимеда и представляет
известный закон гидростатики: «Тела, которые тяжелее жидкости, будучи
опущены в нее, погружаются все глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в
жидкости, теряют в своем весе столько, сколько весит жидкость, взятая в
объеме тел».
Когда тело погружают в воду, на него со всех сторон
начинают действовать силы давления воды. На разных
глубинах гидростатическое давление различно: оно возрастает
с увеличением глубины.
Преобладающие силы давления действуют в направлении
снизу вверх. Это и заставляет тело всплывать.
Заменим все силы давления одной равнодействующей
силой. Поскольку эта сила направлена вверх, ее называют
выталкивающей силой. Есть у нее и другое название –
Архимедова сила.
На любое тело, погруженное в жидкость, действует не
только Архимедова сила, направленная вертикально вверх, но
и сила притяжения к земле (сила тяжести). Направленная
вертикально вниз.
Возможны следующие случаи:
1. Если архимедова сила меньше силы тяжести, то тело
будет опускаться на дно, т.е. тонуть (см. верхний рисунок);
2. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет
подниматься вверх, то есть всплывать (см. нижний рисунок);
3. Если архимедова сила равна силе тяжести, то тело будет
оставаться в покое.
Благодаря выталкивающей силе вес любого тела,
находящегося в воде (или в любой другой жидкости),
оказывается меньше, чем в воздухе.
В этом можно убедиться на опыте.
Жидкость
Название тела Вес тела в
воздухе
Р0, Н
Вес тела в
жидкости
Р, Н
Выталкиваю
щая сила
FA=Р0-Р, Н
Результат
наблюдения
Вода
Пробка
0,15
0
0,15
Плавает
Куриное яйцо
0,6
0,2
0,4
Тонет
Алюминиевый
цилиндр
0,55
0,4
0,15
Тонет
Деревянный
брусок
0,7
0
0,7
Плавает
Пластмассовый
шарик
0,3
0
0,3
Плавает
Пробка
0,15
0
0,15
Плавает
Куриное яйцо
0,6
0
0,6
Плавает
Алюминиевый
цилиндр
0,55
0,3
0,25
Тонет
Деревянный
брусок
0,7
0
0,7
Плавает
Пластмассовый
шарик
0,3
0
0,3
Плавает
Насыщенный раствор
соли в воде
Из предыдущей таблицы видно, что вес тела в жидкости уменьшается на
величину, равную архимедовой силе, которая зависит от плотности
жидкости.
На основе следующего опыта убедимся, что архимедова сила равна
весу жидкости, вытесненной этим телом:
FA = mжg = ρжVжg.
№
опыта
Доля объема тела,
погруженного в
жидкость
Вес тела в
воздухе Р0,
Н
Вес тела в
жидкости Р,
Н
Выталкивающа
я сила FA=Р0-Р, Н
1
Тело погружено в воду
0,55
0,35
0,2 (тело тонет)
2
0,5 объема тела
погружено в воду
0,55
0,4
0,15 (тело тонет)
Вывод. Результаты проведенных экспериментов показывают, что архимедова
сила зависит от плотности жидкости и от объема тела, погруженного в
жидкость. В случае, когда FA>Fтяж тело плавает, если FA<Fтяж тело тонет.
Заметим, что архимедова сила действует на тело не только внутри
жидкостей, но и в газах, благодаря чему летают воздушные шары и
дирижабли.