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소개
관련성:주변 세계를 자세히 살펴보면 주변에서 일어나는 많은 사건을 발견할 수 있습니다. 고대부터 인간은 물로 둘러싸여 있었습니다. 우리가 그 안에서 수영할 때 우리 몸은 약간의 힘을 표면으로 밀어냅니다. 나는 오랫동안 스스로에게 다음과 같은 질문을 해왔습니다. “왜 몸은 뜨거나 가라앉는가? 물이 물건을 밀어내나요?
나의 연구아르키메데스의 힘에 대한 수업에서 얻은 지식을 심화시키는 것을 목표로 합니다. 인생 경험, 주변 현실 관찰을 사용하여 내 질문에 대한 답변, 내 자신의 실험을 수행하고 그 결과를 설명하면이 주제에 대한 지식이 확장됩니다. 모든 과학은 서로 연결되어 있습니다. 그리고 모든 과학 연구의 일반적인 대상은 인간 "더하기" 자연입니다. 나는 아르키메데스 군대의 행동에 대한 연구가 오늘날 관련이 있다고 확신합니다.
가설:집에서 액체에 잠긴 몸에 작용하는 부력의 크기를 계산하고 그것이 액체의 특성, 몸의 부피 및 모양에 의존하는지 여부를 결정할 수 있다고 가정합니다.
연구 대상:액체의 부력.
작업:
아르키메데스의 힘 발견의 역사를 연구하기 위해;
아르키메데스 군대의 행동에 관한 교육 문헌을 연구합니다.
독립적인 실험을 수행하기 위한 기술을 개발합니다.
부력의 값이 액체의 밀도에 따라 달라진다는 것을 증명하십시오.
연구 방법:
연구;
추정된;
정보 검색;
관찰
1. 아르키메데스의 힘의 발견
아르키메데스가 거리를 달려가 "유레카! "라고 외쳤다는 유명한 전설이 있습니다. 이것은 물의 부력이 물에 의해 변위된 물의 무게와 절대값이 같다는 그의 발견에 대해 말하며, 그 부피는 물에 잠긴 몸의 부피와 같습니다. 이 발견을 아르키메데스의 법칙이라고 합니다.
기원전 3 세기에 고대 그리스 도시 시러큐스의 왕인 Hieron이 살았고 그는 자신을 순금으로 된 새로운 면류관으로 만들고 싶었습니다. 그는 필요에 따라 엄격하게 측정하고 보석상에게 주문했습니다. 한 달 후, 주인은 그 금을 왕관 형태로 돌려주었고 그것은 이 금의 질량과 같은 무게였습니다. 그러나 결국 모든 일이 일어날 수 있으며 주인은은 또는 더 나쁜 구리를 추가하여 속일 수 있습니다. 눈으로 알 수없고 질량이 있어야하기 때문입니다. 그리고 왕은 알고 싶어합니다. 일이 정직하게 이루어 집니까? 그리고 나서 그는 과학자 아르키메데스에게 스승이 왕관을 순금으로 만들었는지 확인하도록 요청했습니다. 아시다시피, 신체의 질량은 신체를 구성하는 물질의 밀도와 부피의 곱과 같습니다. 서로 다른 물체가 같은 질량을 가지고 있지만 다른 물질, 이는 서로 다른 볼륨을 갖게 됨을 의미합니다. 주인이 왕에게 돌아왔다면 보석으로 만든 왕관이 아니라 그 복잡성 때문에 부피를 결정할 수 없지만 왕이 그에게 준 것과 같은 모양의 금속 조각이라면 즉시 분명해질 것입니다. 그는 거기에 다른 금속을 섞었든 안 섞었든. 그리고 목욕을 하던 중 아르키메데스는 목욕물에서 물이 쏟아져 나오는 것을 알아차렸습니다. 그는 물에 잠긴 자신의 신체 부위가 차지하는 부피만큼 정확히 쏟아져 나온 것이라고 의심했다. 그리고 아르키메데스는 왕관의 부피가 왕관에 의해 대체된 물의 부피에 의해 결정될 수 있다는 것을 깨달았습니다. 음, 왕관의 부피를 측정할 수 있다면 질량이 같은 금 조각의 부피와 비교할 수 있습니다. 아르키메데스는 왕관을 물에 담그고 물의 부피가 어떻게 증가하는지 측정했습니다. 그는 또한 왕관과 같은 질량을 가진 금 조각을 물에 담갔다. 그런 다음 그는 물의 양이 얼마나 증가했는지 측정했습니다. 두 경우에서 변위된 물의 양은 서로 달랐습니다. 따라서 주인은 속임수로 유죄 판결을 받았으며 놀라운 발견으로 과학이 풍부해졌습니다.
황금 왕관의 문제로 인해 아르키메데스가 시체의 부유 문제를 연구하게 된 것은 역사에서 알려져 있습니다. Archimedes가 수행 한 실험은 우리에게 내려온 "On Floating Bodies"에세이에 설명되어 있습니다. 이 작업의 일곱 번째 문장(정리)은 아르키메데스에 의해 다음과 같이 공식화됩니다. 이 액체에 잠긴 액체보다 무거운 물체는 맨 아래에 도달할 때까지 가라앉고 액체에서는 액체의 무게로 인해 가벼워집니다. 잠긴 몸의 부피와 같은 부피.
흥미롭게도 아르키메데스의 힘은 액체에 잠긴 물체가 밀도가 높고 바닥 전체가 바닥에 눌려 있을 때 0입니다.
정수역학의 기본 법칙을 발견한 것은 고대 과학의 가장 위대한 업적입니다.
2. 아르키메데스 법칙의 공식화와 설명
아르키메데스의 법칙은 액체와 기체가 액체와 기체에 잠긴 물체에 미치는 영향을 설명하며 정수역학 및 기체 정역학의 주요 법칙 중 하나입니다.
아르키메데스의 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 신체의 잠긴 부분의 부피에서 액체(또는 기체)의 무게와 동일한 액체(또는 기체)에 잠긴 몸체에 부력이 작용합니다. 이 힘을 호출합니다. 아르키메데스의 힘:
,
여기서 액체(기체)의 밀도는 자유 낙하의 가속도이며 신체의 잠긴 부분의 부피(또는 표면 아래의 신체 부피의 일부)입니다.
따라서 아르키메데스의 힘은 몸이 잠긴 액체의 밀도와 이 몸의 부피에만 의존합니다. 그러나 예를 들어 액체에 잠긴 신체 물질의 밀도에는 의존하지 않습니다. 이 양은 결과 공식에 포함되지 않기 때문입니다.
본체는 액체로 완전히 둘러싸여 있어야 합니다(또는 액체 표면과 교차해야 함). 예를 들어 아르키메데스의 법칙은 탱크 바닥에 놓여 바닥에 밀폐되어 있는 입방체에는 적용할 수 없습니다.
3. 아르키메데스의 힘 결정
액체 속의 물체가 밀어내는 힘은 이 장치를 사용하여 실험적으로 결정할 수 있습니다.
삼각대에 고정 된 스프링에 작은 양동이와 원통형 몸체를 걸었습니다. 우리는 삼각대의 화살표로 스프링의 스트레칭을 표시하여 공중에서 몸의 무게를 보여줍니다. 몸을 들어 올리면 그 아래에 배액관이있는 유리를 대체하고 배액관 높이까지 액체가 채워집니다. 그런 다음 몸 전체를 액체에 담급니다. 이 경우 체적과 동일한 체적의 액체 일부가 붓는 용기에서 유리에 부어집니다. 스프링 포인터가 올라가고 스프링이 수축하여 액체에서 몸의 무게가 감소했음을 나타냅니다. 이 경우 중력과 함께 신체도 유체 밖으로 밀어내는 힘의 영향을 받습니다. 유리에서 양동이 (즉, 몸체에 의해 변위 된 것)에 액체를 부으면 스프링 포인터가 초기 위치로 돌아갑니다.
이 경험을 바탕으로 우리는 액체에 완전히 잠긴 물체를 밀어내는 힘이 이 물체의 부피에서 액체의 무게와 같다는 결론을 내릴 수 있습니다. 신체의 침지 깊이에 대한 액체(기체)의 압력 의존성은 액체 또는 기체에 잠긴 신체에 작용하는 부력(아르키메데스 힘)의 출현을 초래합니다. 몸은 중력의 영향으로 아래로 움직입니다. 아르키메데스의 힘은 항상 중력과 반대 방향으로 작용하므로 액체나 기체에 있는 물체의 무게는 항상 진공 상태에 있는 물체의 무게보다 작습니다.
이 경험은 아르키메데스의 힘이 몸의 부피에서 액체의 무게와 같다는 것을 확인시켜줍니다.
4. 부유체의 상태
액체 내부의 물체에는 두 가지 힘이 작용합니다. 중력은 수직으로 아래로 향하고 아르키메데스 힘은 수직으로 위로 향합니다. 처음에 움직이지 않았다면 이러한 힘의 작용으로 몸에 어떤 일이 일어날 지 생각해보십시오.
이 경우 세 가지 경우가 가능합니다.
1) 중력이 아르키메데스 힘보다 크면 몸이 아래로 가라앉습니다. 즉 가라앉습니다.
, 그러면 몸이 가라 앉습니다.
2) 중력 계수가 아르키메데스 힘의 계수와 같으면 물체는 어떤 깊이에서도 유체 내부에서 평형을 이룰 수 있습니다.
, 그러면 몸이 뜬다.
3) 아르키메데스의 힘이 중력보다 크면 몸이 액체에서 떠오를 것입니다.
, 그러면 몸이 뜬다.
부유체의 일부가 액체 표면 위로 튀어나오면 부유체의 잠긴 부분의 부피는 대체된 액체의 무게가 부유체의 무게와 같게 됩니다.
아르키메데스 힘은 액체의 밀도가 액체에 잠긴 신체의 밀도보다 크면 중력보다 큽니다.
1) \u003d-몸이 액체 또는 기체에 뜬다. 2) >바디 싱크 3) < — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
조선에 사용되는 것은 중력과 아르키메데스의 힘 사이의 관계에 대한 이러한 원리입니다. 그러나 밀도가 물의 밀도보다 거의 8배나 큰 강철로 만든 거대한 강과 바다 선박이 물 위에 떠 있다. 이것은 상대적으로 얇은 선체만이 강철로 만들어지고 대부분의 부피가 공기로 채워져 있다는 사실에 의해 설명됩니다. 이 경우 선박 밀도의 평균값은 물의 밀도보다 훨씬 적습니다. 따라서 침몰하지 않을 뿐만 아니라 운송을 위해 많은 양의 화물을 실을 수 있습니다. 강, 호수, 바다 및 바다에 떠있는 배는 밀도가 다른 다양한 재료로 만들어집니다. 선박의 선체는 일반적으로 강판으로 만들어집니다. 선박에 강도를 부여하는 내부 고정 장치도 모두 금속으로 만들어졌습니다. 선박 건조에는 물에 비해 밀도가 높거나 낮은 다양한 재료가 사용됩니다. 선박의 수중 부분에 의해 대체된 물의 무게는 공중에 화물을 실은 선박의 무게 또는 화물을 실은 선박에 작용하는 중력과 같습니다.
항공학의 경우 이전에는 가열된 공기로 채워진 풍선이 처음 사용되었으며 이제는 수소 또는 헬륨으로 채워졌습니다. 공이 공중으로 떠오르기 위해서는 공에 작용하는 아르키메데스(부력)의 힘이 중력보다 커야 합니다.
5. 실험 수행
다양한 종류의 액체에서 날달걀의 행동을 조사합니다.
과제: 부력의 값이 액체의 밀도에 따라 달라진다는 것을 증명하십시오.
나는 날달걀 하나와 다양한 종류의 액체를 섭취했습니다(부록 1):
물은 깨끗하다.
소금으로 포화된 물;
해바라기 유.
먼저 날달걀을 깨끗한 물에 담았습니다 – 계란이 익사했습니다 – "바닥으로 갔다"(부록 2). 그런 다음 깨끗한 물 한 컵에 식탁 용 소금 한 스푼을 추가했습니다. 그 결과 계란이 떠 있습니다 (부록 3). 그리고 마지막으로 계란을 해바라기 기름이 든 유리 잔에 담았습니다. 계란이 바닥에 가라 앉았습니다 (부록 4).
결론: 첫 번째 경우 계란의 밀도가 물의 밀도보다 커서 계란이 가라앉았습니다. 두 번째 경우에는 바닷물의 밀도가 계란의 밀도보다 커서 계란이 액체에 뜹니다. 세 번째 경우에도 계란의 밀도가 해바라기 기름의 밀도보다 커서 계란이 가라앉았습니다. 따라서 액체의 밀도가 클수록 중력은 작아집니다.
2. 수중 인체에 대한 아르키메데스 힘의 작용.
인체의 밀도를 경험적으로 결정하고 담수 및 바닷물의 밀도와 비교하고 사람이 수영할 수 있는 근본적인 가능성에 대한 결론을 도출합니다.
공중에 떠 있는 사람의 무게, 물 속에 있는 사람에게 작용하는 아르키메데스의 힘을 계산하십시오.
먼저 저울을 이용해 체중을 측정했습니다. 그런 다음 그는 몸의 부피를 측정했습니다(머리의 부피는 제외). 이를 위해 욕조에 물을 충분히 부어 물에 잠겼을 때 완전히 물에 잠겼습니다 (머리 제외). 그런 다음 센티미터 테이프를 사용하여 욕조 상단 가장자리에서 수위 ℓ 1까지의 거리를 표시한 다음 물에 잠겼을 때 ℓ 2를 표시했습니다. 그 후 사전 보정 된 3 리터 병을 사용하여 레벨 ℓ 1에서 레벨 ℓ 2까지 욕조에 물을 붓기 시작하여 제가 대체 한 물의 양을 측정했습니다 (부록 5). 다음 공식을 사용하여 밀도를 계산했습니다.
공중에서 물체에 작용하는 중력은 다음 공식으로 계산됩니다. 여기서 자유 낙하 가속도는 ≈ 10 입니다. 부력의 값은 단락 2에 설명된 공식을 사용하여 계산되었습니다.
결론: 인체는 담수보다 밀도가 높아서 그 안에 가라앉는다. 바닷물의 밀도가 더 크기 때문에 사람이 강에서보다 바다에서 수영하기가 더 쉽기 때문에 부력의 값이 더 큽니다.
결론
이 주제에 대해 작업하는 과정에서 우리는 새롭고 흥미로운 것들을 많이 배웠습니다. 우리 지식의 범위는 아르키메데스의 힘의 작용 분야뿐만 아니라 삶의 적용에서도 증가했습니다. 작업을 시작하기 전에 우리는 그것에 대한 자세한 아이디어와는 거리가 멀었습니다. 실험을 통해 우리는 아르키메데스 법칙의 타당성을 실험적으로 확인했고, 부력은 물체의 부피와 액체의 밀도에 따라 달라지며, 액체의 밀도가 클수록 아르키메데스의 힘도 크다는 것을 알게 되었습니다. 유체에서 물체의 거동을 결정하는 결과적인 힘은 물체의 질량, 부피 및 유체의 밀도에 따라 달라집니다.
수행된 실험 외에도 아르키메데스의 힘의 발견, 신체의 항법 및 항공학에 관한 추가 문헌이 연구되었습니다.
여러분 각자는 놀라운 발견을 할 수 있으며 이를 위해 특별한 지식이나 강력한 장비가 필요하지 않습니다. 우리 주변의 세상을 면밀히 살펴보고 판단에 좀 더 독립적이기만 하면 됩니다. 그러면 발견이 여러분을 기다리게 하지 않을 것입니다. 대부분의 사람들이 알고 싶어하지 않는 세계가장 예상치 못한 장소에 호기심을 위한 많은 공간을 남겨 둡니다.
서지
1. 학생을 위한 큰 실험 책 - M.: Rosmen, 2009. - 264 p.
2. 위키백과: https://ru.wikipedia.org/wiki/Law_Archimedes.
3. Perelman Ya.I. 재미있는 물리학. - 책 1. - Yekaterinburg .: Thesis, 1994.
4. Perelman Ya.I. 재미있는 물리학. - book 2. - Ekaterinburg .: Thesis, 1994.
5. Peryshkin A.V. 물리학: 7학년: 교과서 교육 기관/ A.V. Peryshkin. - 16판, 고정관념. - M.: Bustard, 2013. - 192p.: 아프다.
부록 1
부록 2
부록 3
부록 4
1. 완전히 잠긴 물체를 밀어내는 힘이 이 물체의 부피에 포함된 액체의 무게와 같다는 것을 어떻게 증명할 수 있습니까?
대답: 양동이를 사용한 아르키메데스의 실험 결과.
2. 기체에 완전히 잠긴 물체에도 부력이 작용합니까?
답변: 예.
3. 아르키메데스의 힘액체나 기체에서 물체를 밀어내는 힘입니다.
4. 몸을 액체나 기체 밖으로 밀어내는 힘을 아르키메데스 힘이라고 하는 이유는 무엇입니까?
대답: 처음으로 그 존재를 지적하고 그 가치를 계산한 고대 그리스 과학자 아르키메데스를 기리기 위해.
5. 아르키메데스(BC 287-212)는 과학에 어떤 기여를 했습니까?
답: 부력. 처음으로 그는 미는 힘의 존재를 지적하고 그 가치를 계산했다.
6. 아르키메데스의 힘은 어떤 공식으로 결정됩니까?
7. 다이어그램을 완성합니다.
8. 부피가 V = 0.5 cm 3 인 코르크 플로트에 작용하는 결과적인 힘의 크기와 방향은 무엇이며 특정 깊이까지 물에 완전히 잠겨 있습니까? 코르크와 물의 밀도는 각각 p t =200 kg/m 3 , p in =103 kg/m 3 입니다.
9. 로프에 매달린 m k \u003d 1.8kg의 벽돌을 물에 담근다. 로프의 중력은 몇 번이나 변할까요?
2) 벽돌이 물에 잠기면(오른쪽 그림 참조) 중력에 더해
10. 시라쿠사 왕 히에론(기원전 200년)은 아르키메데스에게 어떤 임무를 맡겼습니까?
답변: 단단한 면류관을 결정하기 위해 또는 충치가 있고 면류관을 만드는 장인에게 속았습니다.
11. 아르키메데스는 황금 왕관 문제를 어떻게 해결했습니까?
12. 아르키메데스의 법칙은 어떤 에세이에서 공식화됩니까?
대답: 떠 다니는 몸에 대해.
"아르키메데스의 힘" 주제에 대한 경험
과학은 훌륭하고 흥미롭고 재미있습니다. 하지만 말로만 하는 기적은 믿기 어렵고 직접 손으로 만져야 합니다. 경험이 있습니다-재미 있습니다!
그리고 조심하면
정신 독립
그리고 "당신"에 대한 물리학
그 경험은 재미있다 -
유쾌하고 신나는 -
당신에게 비밀을 밝힐 것입니다
그리고 새로운 꿈!
1) 살아있는 물과 죽은 물
물이 2/3로 채워진 리터 유리 병과 액체가 담긴 두 잔을 테이블 위에 놓습니다. 하나는 "생수"라는 문구가 있고 다른 하나는 "죽음"이라는 문구가 있습니다. 감자 덩이줄기(또는 날달걀)를 병에 담급니다. 그는 익사하고 있습니다. 항아리에 "살아있는"물을 추가하십시오-괴경이 뜨고 "죽은"물을 추가하면 다시 가라 앉습니다. 하나 또는 다른 액체를 추가하면 결절이 표면에 뜨지 않지만 바닥에도 가지 않는 솔루션을 얻을 수 있습니다.
실험의 비밀은 첫 번째 유리에는 포화 식염 용액이 있고 두 번째에는 일반 물이 있다는 것입니다. (팁: 시연 전에 감자 껍질을 벗기고 약한 소금 용액을 항아리에 부어 농도가 약간만 증가해도 효과가 나타납니다).
2) Carthusian 피펫 다이버
피펫에 물을 채워 수직으로 뜨게 하고 거의 완전히 물에 잠기게 합니다. 다이버의 피펫을 물로 가득 찬 투명한 플라스틱 병에 담급니다. 캡으로 병을 단단히 닫습니다. 선박의 벽을 누르면 다이버가 물을 채우기 시작합니다. 압력을 변경하여 다이버가 "아래로!", "위로!"라는 명령을 따르도록 합니다. 그리고 "그만!" (어떤 깊이에서든 정지).
3) 예측할 수 없는 감자
(실험은 계란으로 할 수 있습니다). 식염 수용액이 반쯤 채워진 유리 용기에 감자 괴경을 담그십시오. 그는 표면에 떠 있습니다.
그릇에 물을 넣으면 감자는 어떻게 될까요? 일반적인 대답은 감자가 뜬다는 것입니다. 가득 찰 때까지 용기 벽을 따라 깔때기를 통해 물을 조심스럽게 붓습니다 (밀도는 용액과 계란의 밀도보다 낮습니다). 놀랍게도 감자는 같은 수준을 유지합니다.
4) 빙글빙글 도는 복숭아
탄산수 한 잔에 붓습니다. 압력 하에서 액체에 용해된 이산화탄소가 빠져나오기 시작합니다. 유리잔에 복숭아를 담습니다. 그것은 즉시 표면으로 떠오르고 ... 바퀴처럼 회전하기 시작합니다. 꽤 오랫동안 이런 식으로 행동할 것입니다.
이 회전의 이유를 이해하려면 무슨 일이 일어나고 있는지 자세히 살펴보십시오. 기포가 붙는 털에 과일의 벨벳 같은 피부에주의하십시오. 복숭아 반쪽에는 항상 거품이 더 많기 때문에 큰 부력이 작용하여 위로 올라옵니다.
5) 벌크 물질에서 아르키메데스의 힘
아르키메데스의 유산 공연에서 시러큐스 주민들은 "바다 밑바닥에서 진주를 얻기" 위해 경쟁했습니다. 기장(쌀)이 담긴 작은 유리병을 사용하여 유사하지만 더 간단한 시연을 반복할 수 있습니다. 그 안에 테니스 공(또는 코르크 마개)을 넣고 뚜껑을 닫습니다. 공이 기장 아래 아래 부분에 있도록 항아리를 뒤집습니다. 약간의 진동을 생성하면(병을 위아래로 가볍게 흔들면) 기장 알갱이 사이의 마찰력이 감소하고 움직일 수 있으며 잠시 후 공이 힘의 작용으로 표면에 떠오릅니다. 아르키메데스의.
6) 소포는 날개 없이 날아갔다
양초를 놓고 불을 붙인 다음 그 위에 가방을 올려 놓으면 가방 안의 공기가 뜨거워집니다.
패키지를 해제한 후 아르키메데스 힘의 작용에 따라 패키지가 어떻게 날아가는지 확인하십시오.
7) 다른 수영 선수는 다르게 수영합니다.
용기에 물과 기름을 붓습니다. 너트, 플러그 및 얼음 조각을 내립니다. 너트는 바닥에 있고 플러그는 오일 표면에 있으며 얼음은 오일 층 아래의 물 표면에 있습니다.
이것은 수영 기관의 조건 때문입니다.
아르키메데스의 힘은 코르크의 중력보다 큽니다. 코르크는 표면에 뜬다.
아르키메데스의 힘은 너트에 작용하는 중력보다 작습니다 - 너트 싱크
얼음 조각에 작용하는 아르키메데스의 힘은 얼음의 중력보다 큽니다. 코르크는 물 표면에 뜨지만 기름의 밀도는 물의 밀도보다 작고 얼음의 밀도보다 작기 때문입니다. - 기름은 얼음과 물 위의 표면에 남을 것입니다.
8) 법규 확인 경험자
양동이와 실린더를 스프링에 걸어 놓습니다. 실린더의 부피는 버킷의 내부 부피와 같습니다. 스프링 확장은 포인터로 표시됩니다. 물로 채워진 쏟아지는 용기에 전체 실린더를 담그십시오. 유리에 물을 붓습니다.
흘린 물의 양은영형물에 잠긴 몸의 부피. 스프링 포인터는 동작으로 인한 물 속의 실린더 무게 감소를 표시합니다.V부력.
유리잔의 물을 양동이에 붓고 스프링 포인터가 원래 위치로 돌아가는 것을 볼 수 있습니다. 그래서 아르키메데스의 힘의 작용으로 용수철이 수축했고 밀려난 물의 무게의 영향으로 원래 위치로 돌아갔습니다. 아르키메데스의 힘은 몸이 밀어낸 유체의 무게와 같습니다.
9) 잃어버린 균형
종이 원통을 만들고 지렛대에 거꾸로 매달아 균형을 잡습니다.
스피릿 램프를 원통 아래로 가져갑시다. 열의 작용으로 균형이 깨지고 용기가 올라갑니다. 아르키메데스의 힘이 커짐에 따라.
그런따뜻한 가스나 뜨거운 공기로 채워진 껍질을 풍선이라고 하며 항공학에 사용됩니다.
결론
실험을 마친 후 우리는 액체, 기체 및 벌크 물질에 잠긴 물체가 수직으로 위로 향하는 아르키메데스의 힘에 의해 영향을 받는다는 것을 확신했습니다. 아르키메데스의 힘은 몸의 모양, 잠긴 깊이, 몸의 밀도 및 질량에 의존하지 않습니다. 아르키메데스 힘은 신체의 잠긴 부분의 부피에서 액체의 무게와 같습니다.
우리는 이미 아르키메데스 힘이 신체의 모든 부분에 대한 유체 압력 힘의 결과라는 것을 알고 있습니다. 무화과. 22.5, a는 임의의 모양의 몸체에 대해 동일한 영역의 섹션에 작용하는 힘을 개략적으로 보여줍니다. 깊이가 증가함에 따라 이러한 힘이 증가하므로 모든 압력 힘의 결과는 위쪽을 향합니다.
쌀. 22.5. 임의의 형태의 몸체에 대한 아르키메데스의 법칙 증명
이제 정신적으로 액체에 잠긴 몸을 밀도를 유지하면서 "경화"된 동일한 액체로 교체합시다 (그림 22.5, b). 동일한 아르키메데스 힘이 이 몸체에서와 같이 이 "몸체"에 작용할 것입니다. 결국 이 "몸체"의 표면은 선택한 액체 부피의 표면과 일치하고 표면의 다른 부분에 대한 압력은 동일하게 유지됩니다. .
동일한 액체 내부에서 "떠 다니는" 액체의 선택된 부피는 평형 상태입니다. 이것은 중력 F t와 그것에 작용하는 Archimedes F A의 힘이 서로 균형을 이룬다는 것을 의미합니다. 즉, 절대 값이 같고 반대 방향으로 향합니다 (그림 22.5, c). 정지한 물체의 경우 중력은 무게와 같습니다. 즉, 아르키메데스의 힘은 할당된 액체 부피의 무게와 같습니다. 그리고 이것은 신체의 잠긴 부분의 부피입니다. 결국 우리는 그것을 정신적으로 액체로 대체했습니다.
그래서 우리는 아르키메데스의 힘이 물체가 차지하는 부피의 액체 무게와 절대값이 같은 임의의 모양의 물체에 작용한다는 것을 증명했습니다.
제공된 증거는 사고 실험의 예입니다. 이것은 많은 과학자들이 선호하는 추론 방법입니다. 갈릴레오는 특히 사고 실험을 좋아했습니다. 그러나 사고 실험의 결과로 얻은 결론은 실제 실험에서 확인되어야합니다. 결국 모든 사고 실험에서 불가피한 추론과 가정으로 실수를 할 수 있습니다. 따라서 우리는 위의 아르키메데스 법칙에 대한 이론적 증명에 국한하지 않고 똑같이 아름다운 실험에서 확인할 것입니다.
경험치를 넣어보자
빈 양동이를 봄 (아르키메데스의 양동이라고 함)과 임의의 모양의 작은 돌에 걸어 봅시다 (그림 22.6, a). 우리는 스프링의 신장에 주목하고 배수관 높이까지 물을 붓는 돌 아래의 용기를 대체합니다 (그림 22.6, b). 돌이 완전히 잠기면 변위 된 물이 배수관을 통해 유리로 쏟아집니다. 부력의 작용으로 인해 스프링의 신장이 감소했음을 알 수 있습니다.
쌀. 22.6. 경험에 따르면 아르키메데스의 힘은 몸이 밀어낸 물의 무게와 같습니다.
이제 유리에서 돌에 의해 옮겨진 물을 아르키메데스의 양동이에 붓습니다. 이렇게 하면 돌에 의해 옮겨진 물의 무게만 돌의 무게에 추가됩니다. 그리고 스프링의 신장이 돌이 물에 잠기기 전과 같아지는 것을 볼 수 있습니다(그림 22.6, c). 이것은 아르키메데스의 힘이 실제로 돌에 의해 옮겨진 물의 무게와 모듈러스가 같다는 것을 의미합니다!
돌을 물에 부분적으로만 담그고 실험을 반복하면 이 경우 아르키메데스의 힘이 돌에 의해 변위된 물의 무게와 절대값이 같다는 것을 알 수 있습니다.
안에 실험실 작업 9번 아르키메데스의 법칙을 경험적으로 검증할 수 있을 것입니다.
