Практичне застосування закону Архімеда у дослідах

Архімеду було доручено дізнатися, не ламаючи корони, чи є в ній домішка. Я теж хочу вирішити це завдання, послідовно відтворити міркування Архімеда.

Як Архімед дізнався, чи є в короні домішка?

Проведемо експеримент

Занурюємо кульку у воду і швидко прибираємо руку. Кулька "вистрибує" з води. Чому вона сплила? На кульку подіяла сила з боку води. Називатимемо її виштовхуючою силою. Опустимо в ту ж посудину цукерочку. Тіло потонуло. Чи діє виштовхуюча сила в цьому випадку? Оскільки тіло потонуло, то виштовхуюча сила на нього не діє.

Можна зробити висновок, що на будь-яке тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує тіло з рідини. Ця сила називається архімедівською. Уперше виштовхуючу силу розрахував Архімед, тому її так і називають.

Саме за допомогою цієї сили Архімед вирішив завдання царя. Спочатку Архімед обчислив виштовхуючу силу, а вже потім визначив об'єм корони. Знаючи об'єм корони, він зміг визначити щільність корони, а по щільності відповісти на питання царя: чи немає домішок дешевих металів в золотій короні?

Легенда говорить, що щільність речовини корони виявилася менше щільності чистого золота. Тим самим майстер був викритий в обмані, а наука збагатилася чудовим відкриттям. Історики розповідають, що завдання про золоту корону спонукало Архімеда зайнятися питанням про плавання тіл. Результатом цього була поява чудового твору "Про плаваючі тіла", який дійшов і до нас.

Або інакше: Тіло, занурене в рідину або газ, втрачає у своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина.

Чому дорівнює архімедова сила?

Сила, що виштовхує цілком занурене в рідину тіло, дорівнює вазі рідини в об'ємі цього тіла. Якщо подібний досвід провести з газом, то він показав би, що сила, що виштовхує тіло з газу, також дорівнює вазі газу, узятого в об'ємі тіла.

Закон Архімеда формулюється таким чином: тіло, що знаходиться в рідині (чи газі), втрачає у своїй вазі стільки, скільки важить рідина (чи газ) в об'ємі, витісненому тілом.

Від чого залежить Архімедова сила

А зараз ми з'ясуємо, від чого залежить архімедова сила. Для цього проведемо наступні досліди. Візьмемо посудини з водою, солоною водою і олією і різні предмети: волоський горіх, цукерочка, гудзик, кулька.

1. Зробимо висновок про залежність (незалежності) архімедівської сили від щільності тіла.
2. Зробимо висновок про залежність (незалежності) архімедівської сили від об'єму тіла.
3. Порівняємо ці сили і зробимо висновок про залежність (незалежності) архімедівської сили від форми тіла.
4. Визначимо архімедови сили, що діють на тіло у воді, солоній воді і олії.

Встановимо залежність архімедівської сили від щільності рідини.
По черзі опускаємо кожне тіло у воду, і визначаємо архімедову силу, що діє на них.

Висновки дослідів:

1. Архімедова сила не залежить від щільності речовини, з якої виготовлено тіло.
2. Архімедова сила залежить від об'єму тіла, чим більше об'єму тіла зануреного в рідину, тим більше архимедова сила.
3. Архімедова сила не залежить від форми тіла, зануреного в рідину або газ.
4. Архімедова сила залежить від щільності рідини, чим більше щільність рідини, тим більше архимедова сила.