Сила Архимеда

Компьютерная модель позволяет провести ряд экспериментов по теме «Закон Архимеда».

Модель может стать основой самых разнообразных исследовательских работ по данной учебной теме, т. к. допускает широкую вариативность исходных условий.

Существование гидростатического давления приводит к тому, что на любое тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила. Впервые значение этой силы в жидкостях определил на опыте Архимед.

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу того количества жидкости или газа, которое вытеснено погруженной частью тела.

Теорема 1. Архимеда

Сила Архимеда, действующая на погруженное в жидкость тело, может быть рассчитана по формуле:
FА = ρжgVпт,
где ρж – плотность жидкости, Vпт – объем погруженной в жидкость части тела.

Модель позволяет провести ряд опытов, в ходе которых можно произвести следующие действия.

  • Определять объем тела, погруженного в жидкость.
  • Определять вес тела в воздухе и в жидкости.
  • Вычислять силу Архимеда, действующую на погруженное тело.
  • Вычислять вес вытесненной жидкости.
  • Вычислять плотность тела двумя способами (1-ый способ – по массе и объему, 2-ой – по силе Архимеда).
  • Проводить экспериментальную проверку закона Архимеда.

В модели предлагается выбор двух вариантов проведения эксперимента.

  • С телами одинаковой массы. При выборе тел одинаковой массы, масса каждого цилиндра равна 400 г.
  • С телами одинакового объема. При выборе тел одинакового объема, объем каждого тела равен 100 см3.

Предлагаются три цилиндрических тела (из стали, алюминия и меди), соответственно (для расчетов: плотность первого тела = 7800 кг/м3, второго – 2700 кг/м3, третьего – 8900 кг/м3).

В рамках эксперимента можно выбирать жидкость (вода, керосин, бензин).

Задав исходные условия эксперимента можно пронаблюдать результат, нажав кнопку Опустить тело. Экспериментатор может снимать показания с динамометра и измерять изменение высоты жидкости в сосуде.