Arşimet kuvvetinin formu. Kaldırma kuvveti. Açıklama, formül. Hidrostatik basınç ve Arşimed yasası

Bir sıvı veya gazın içine daldırılan bir cisim, bu cisim tarafından yer değiştiren sıvı veya gazın ağırlığına eşit bir kaldırma kuvvetine maruz kalır.

İntegral formda

Arşimet'in gücü her zaman yerçekimi kuvvetine zıt yöndedir, bu nedenle bir cismin sıvı veya gaz içindeki ağırlığı her zaman bu cismin boşluktaki ağırlığından daha azdır.

Bir cisim bir yüzey üzerinde yüzüyorsa veya düzgün bir şekilde yukarı veya aşağı hareket ediyorsa, kaldırma kuvveti (aynı zamanda Arşimet kuvveti) kütle tarafından yer değiştiren sıvının (gazın) hacmine etki eden yerçekimi kuvvetine eşit (ve zıt yönde) büyüklüktedir ve bu hacmin ağırlık merkezine uygulanır.

Gaz halindeki, örneğin havada bulunan cisimlerde kaldırma kuvvetini (Arşimet Kuvveti) bulmak için, sıvının yoğunluğunu gazın yoğunluğuyla değiştirmeniz gerekir. Örneğin bir helyum balonu yukarıya doğru uçar çünkü helyumun yoğunluğu havanın yoğunluğundan azdır.

Yerçekimi alanının (Yerçekimi) yokluğunda, yani ağırlıksızlık durumunda, Arşimed yasasıçalışmıyor. Astronotlar bu olguya oldukça aşinadır. Özellikle sıfır yerçekiminde konveksiyon olgusu yoktur (havanın uzayda doğal hareketi), bu nedenle örneğin havanın soğutulması ve yaşam bölümlerinin havalandırılması uzay aracı hayranlar tarafından zorla üretildi

Kullandığımız formülde:

Arşimet'in gücü

Sıvı yoğunluğu

Arşimet yasası, bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir cismin, cismin hacmindeki sıvının ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti tarafından etkilendiğini söyleyen sıvıların ve gazların statiği yasasıdır.

Arka plan

"Evreka!" (“Bulundu!”) - efsaneye göre bu, baskı ilkesini keşfeden eski Yunan bilim adamı ve filozof Arşimet tarafından yapılan ünlemdir. Efsaneye göre Siraküza kralı II. Heron, düşünürden, kraliyet tacına zarar vermeden tacının saf altından yapılıp yapılmadığını belirlemesini istedi. Arşimet'in tacını tartmak zor değildi ama bu yeterli değildi - döküldüğü metalin yoğunluğunu hesaplamak ve saf altın olup olmadığını belirlemek için tacın hacmini belirlemek gerekiyordu. Daha sonra efsaneye göre, tacın hacmini nasıl belirleyeceğine dair düşüncelerle meşgul olan Arşimet, banyoya daldı ve aniden banyodaki su seviyesinin yükseldiğini fark etti. Ve sonra bilim adamı, vücudunun hacminin eşit hacimde suyun yerini aldığını fark etti, bu nedenle taç, ağzına kadar dolu bir havzaya indirilirse, hacmine eşit miktarda suyun yerini alacaktı. Soruna bir çözüm bulundu ve efsanenin en yaygın versiyonuna göre bilim adamı zaferini bildirmek için koştu. kraliyet sarayı Giyinmeye bile tenezzül etmeden.

Ancak doğru olan doğrudur: Kaldırma kuvveti ilkesini keşfeden kişi Arşimet'tir. Katı bir cisim bir sıvıya daldırılırsa, cismin sıvıya batırılan kısmının hacmine eşit bir hacimde sıvının yerini alacaktır. Daha önce yeri değişen sıvıya etki eden basınç, şimdi onu yerinden çıkaran katı cisim üzerine etki edecektir. Ve eğer dikey olarak yukarı doğru etki eden kaldırma kuvveti, cismi dikey olarak aşağı çeken yerçekimi kuvvetinden daha büyük çıkarsa, cisim yüzecektir; aksi halde batar (boğulur). Konuşuyorum modern dil Bir cismin ortalama yoğunluğu, içine daldırıldığı sıvının yoğunluğundan küçükse yüzer.

Arşimed Yasası ve Moleküler Kinetik Teorisi

Durgun bir sıvıda, hareket eden moleküllerin etkisiyle basınç oluşur. Belirli bir hacimdeki sıvı katı bir cisim tarafından değiştirildiğinde, moleküllerin çarpışmasının yukarıya doğru itkisi, cisim tarafından yer değiştirilen sıvı moleküllere değil, vücudun kendisine düşecektir; bu, ona aşağıdan uygulanan ve iten basıncı açıklar. sıvının yüzeyine doğru. Vücut tamamen sıvıya daldırılırsa, derinlik arttıkça basınç arttığından ve vücudun alt kısmı, kaldırma kuvvetinin olduğu üst kısımdan daha fazla basınca maruz kalacağından, kaldırma kuvveti ona etki etmeye devam edecektir. ortaya çıkar. Bu, kaldırma kuvvetinin moleküler düzeydeki açıklamasıdır.

Bu itme şekli, yoğunluğu sudan çok daha fazla olan çelikten yapılmış bir geminin neden su üstünde kaldığını açıklıyor. Gerçek şu ki, bir gemi tarafından yerinden edilen suyun hacmi, suya batırılan çeliğin hacmi artı geminin gövdesinde su hattının altında bulunan havanın hacmine eşittir. Gövde kabuğunun yoğunluğunun ve içindeki havanın ortalamasını alırsak, geminin yoğunluğunun (fiziksel bir cisim olarak) suyun yoğunluğundan daha az olduğu, dolayısıyla buna etki eden kaldırma kuvvetinin sonuç olduğu ortaya çıkar. Su moleküllerinin yukarıya doğru çarpma itkilerinin Dünya'nın çekim kuvvetinden daha yüksek olduğu ortaya çıkıyor, gemiyi dibe doğru çekiyor ve gemi yüzüyor.

Formülasyon ve açıklamalar

Suya batırılmış bir cisme belirli bir kuvvetin etki ettiği gerçeği herkes tarafından iyi bilinmektedir: ağır cisimler daha hafif görünüyor - örneğin bizim kendi bedeni banyoya daldırıldığında. Bir nehirde veya denizde yüzerken, karada kaldırılamayan çok ağır taşları dipte kolayca kaldırabilir ve hareket ettirebilirsiniz. Aynı zamanda hafif gövdeler suya batırılmaya karşı dayanıklıdır: küçük bir karpuz büyüklüğündeki bir topu batırmak hem güç hem de el becerisi gerektirir; Yarım metre çapındaki bir topu batırmak büyük olasılıkla mümkün olmayacaktır. Bir cismin neden yüzdüğü (ve diğerinin battığı) sorusunun cevabının, sıvının içine daldırılan cisim üzerindeki etkisiyle yakından ilişkili olduğu sezgisel olarak açıktır; hafif cisimlerin yüzdüğü ve ağır olanların battığı cevabıyla yetinilemez: çelik bir levha elbette suya batar, ancak ondan bir kutu yaparsanız yüzebilir; ancak kilosu değişmedi.

Hidrostatik basıncın varlığı, sıvı veya gaz içindeki herhangi bir cisme etki eden kaldırma kuvvetiyle sonuçlanır. Arşimet sıvılardaki bu kuvvetin değerini deneysel olarak belirleyen ilk kişiydi. Arşimet yasası şu şekilde formüle edilmiştir: Bir sıvıya veya gaza batırılmış bir cisim, cismin daldırılan kısmı tarafından yer değiştiren sıvı veya gaz miktarının ağırlığına eşit bir kaldırma kuvvetine maruz kalır.

Formül

Sıvıya batırılmış bir cisme etki eden Arşimet kuvveti aşağıdaki formülle hesaplanabilir: F bir = ρ f gV Cuma,

burada ρl sıvının yoğunluğudur,

g – serbest düşme ivmesi,

Vpt, sıvıya batırılan vücut kısmının hacmidir.

Sıvı veya gaz içinde bulunan bir cismin davranışı, Ft yerçekimi modülleri ile bu cisme etki eden Arşimet kuvveti FA arasındaki ilişkiye bağlıdır. Aşağıdaki üç durum mümkündür:

1) Ft > FA – gövde batar;

2) Ft = FA – cisim sıvı veya gaz içinde yüzer;

3)ft< FA – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Dibe batmadan neden denizin yüzeyinde yatabiliyoruz? Ağır gemiler neden su yüzeyinde yüzer?

Muhtemelen insanları ve tekneleri, yani tüm cisimleri sudan dışarı iten ve yüzeyde yüzmelerini sağlayan bir tür kuvvet vardır.

Bir sıvı veya gazdaki basıncın, bir cismin daldırılma derinliğine bağlı olması, bir sıvı veya gaza batırılmış herhangi bir cisme etki eden bir kaldırma kuvvetinin veya aksi halde Arşimet kuvvetinin ortaya çıkmasına neden olur. Bir örnek kullanarak Arşimed'in kuvvetine daha detaylı bakalım.

Hepimiz su birikintilerinin üzerinden tekneleri fırlattık. Kaptansız tekne nedir? Ne gözlemledik? Gemi kaptanın ağırlığı altında daha da batıyor. Peki ya teknemize beş ya da sekiz kaptan yerleştirsek? Teknemiz dibe battı.

Bu deneyimden yararlı ne öğrenebiliriz? Teknenin ağırlığı artınca teknenin suya daha da battığını gördük. Yani vücut ağırlığı su üzerindeki basıncı artırdı ancak kaldırma kuvveti aynı kaldı.

Vücudun ağırlığı kaldırma kuvvetinin büyüklüğünü aştığında, bu kuvvetin etkisi altındaki tekne dibe battı. Yani, belirli bir cisim için aynı, farklı cisimler için farklı olan bir kaldırma kuvveti vardır.

Arşimet kuvveti olarak da bilinen, sıvıya batırılmış bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, bu cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir.

Herkesin bildiği gibi bir tuğla her halükarda dibe batacaktır, ancak ahşap bir kapı sadece yüzeyde yüzmekle kalmayacak, aynı zamanda birkaç yolcuyu da tutabilecektir. Bu kuvvete Arşimet kuvveti denir ve aşağıdaki formülle ifade edilir:

Fout = g*m f = g* ρ f * V f = P f,

burada m sıvının kütlesidir,

ve Pf vücut tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığıdır.

Ve kütlemiz şuna eşit olduğundan: m f = ρ f * V f, o zaman Arşimet kuvvetinin formülünden bunun daldırılmış cismin yoğunluğuna bağlı olmadığını, yalnızca yer değiştiren sıvının hacmine ve yoğunluğuna bağlı olduğunu görüyoruz. vücut tarafından.

Arşimet kuvveti vektörel bir büyüklüktür. Kaldırma kuvvetinin varlığının nedeni, cismin üst ve alt kısımlarına uygulanan basınç farkıdır. Derinliğin fazla olmasından dolayı şekilde gösterilen basınç P 2 > P 1'dir. Arşimet kuvvetinin ortaya çıkması için vücudun en azından kısmen sıvıya batırılmış olması yeterlidir.

Yani, eğer bir cisim bir sıvının yüzeyinde yüzüyorsa, o zaman bu cismin sıvıya batırılmış kısmına etki eden kaldırma kuvveti, tüm cismin yerçekimi kuvvetine eşittir. Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse batar, azsa yüzer.

Bir sıvıya batırılan cisim, yerini değiştirdiği su kadar ağırlık kaybeder. Dolayısıyla bir cismin ağırlığı aynı hacimdeki suyun ağırlığından azsa yüzeyde yüzeceğini, fazlaysa boğulacağını varsaymak doğaldır.

Vücudun ve suyun ağırlığı eşitse, o zaman vücut, tüm suda yaşayan canlılar gibi, suda oldukça iyi yüzebilir. Suda yaşayan organizmaların yoğunluğu suyun yoğunluğundan hemen hemen farklı değildir, dolayısıyla güçlü iskeletlere ihtiyaç duymazlar!

Balıklar vücutlarının ortalama yoğunluğunu değiştirerek dalış derinliklerini düzenlerler. Bunu yapmak için kasları kasarak veya gevşeterek yüzme kesesinin hacmini değiştirmeleri yeterlidir.

Mısır kıyılarında muhteşem bir fagak balığı var. Tehlikenin yaklaşması ibneyi hızla suyu yutmaya zorlar. Aynı zamanda balık yemek borusunda önemli miktarda gazın açığa çıkmasıyla gıda ürünlerinin hızlı bir şekilde ayrışması meydana gelir. Gazlar sadece yemek borusunun aktif boşluğunu değil aynı zamanda ona bağlı kör çıkıntıyı da doldurur. Sonuç olarak, fagak'ın vücudu büyük ölçüde şişer ve Arşimet yasasına göre hızla rezervuarın yüzeyine doğru yüzer. Burada vücudunda açığa çıkan gazlar yok olana kadar baş aşağı asılı olarak yüzüyor. Bundan sonra yerçekimi onu rezervuarın dibine indirir ve burada dipteki alglerin arasına sığınır.

Talimatlar

Arşimet kuvveti, vücudun üst ve alt bölümleri seviyesindeki su basıncı farkından dolayı ortaya çıkar. Yüksekliği h1 olan bir su sütunu üst kısma bunun ağırlığına eşit bir kuvvetle baskı yapıyor. Alt kısma h2 yüksekliğindeki kolonun ağırlığına eşit bir kuvvet etki etmektedir. Bu yükseklik h1 ve vücudun kendi yüksekliğinin eklenmesiyle belirlenir. Pascal kanununa göre bir sıvı veya gazdaki basınç her yöne eşit olarak dağılır. Yukarı doğru dahil.

Açıktır ki yukarıya doğru etkiyen kuvvet aşağıya doğru etkiyen kuvvetten daha büyüktür. Ancak sadece sıvı kolonunun etkisinin dikkate alındığına dikkat edilmelidir. Kaldırma kuvveti vücudun kendi ağırlığına bağlı değildir. Hesaplamalarda ne gövdenin yapıldığı malzeme ne de boyutları dışında diğer nitelikleri kullanılmaz. Arşimet kuvvetinin hesaplanması yalnızca sıvının yoğunluğuna ve batan kısmın geometrik boyutlarına dayanmaktadır.

Sıvıya batırılmış bir cisme etki eden Arşimet kuvvetinin iki yolu vardır. Birincisi, bir cismin hacminin ölçülmesi ve benzer hacmi kaplayan bir sıvının ağırlığının hesaplanmasından oluşur. Bunu yapmak için vücudun doğru geometrik şekle sahip olması, yani küp, paralel uçlu, küre, yarım küre, koni olması gerekir. Hacim sağlam Daha karmaşık şekil Hesaplamak çok zordur, bu nedenle bu durumda Arşimet kuvvetini belirlemek için 2 numaralı daha pratik bir yöntem vardır.

Daldırılan cismin hacmini belirledikten sonra, bunu sıvının yoğunluğuyla çarpıyoruz ve belirli bir yoğunluktaki homojen bir ortamda bu cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğünü ve serbest düşüşün ivmesini g (9,8 m/) buluyoruz. s2). Arşimet kuvvetini belirleme formülü şuna benzer:
F=ρgV
ρ sıvının özgül yoğunluğudur;
g - serbest düşme ivmesi;
V, yer değiştiren sıvının hacmidir.
Herhangi bir kuvvet gibi, Newton (N) cinsinden ölçülür.

İkinci yöntem, yeri değiştirilen sıvının hacminin ölçülmesine dayanmaktadır. Bu, Arşimet'i yasasını keşfetmeye yönlendiren deneyime en yakın olanıdır. Bu yöntem aynı zamanda bir cismin kısmen suya batması için Arşimet kuvvetinin hesaplanmasında da çok kullanışlıdır. Gerekli verileri elde etmek için incelenen cisim bir ip üzerine asılır ve yavaşça sıvıya indirilir.

Cesedin daldırılmasından önce ve sonra kaptaki sıvı seviyesini ölçmek, seviye farkını yüzey alanıyla çarpmak ve yer değiştiren sıvının hacmini bulmak yeterlidir. İlk durumda olduğu gibi bu hacmi sıvının yoğunluğu ve g ile çarpıyoruz. Ortaya çıkan değer Arşimed kuvvetidir. Kuvvet biriminin Newton olabilmesi için hacmin m3, yoğunluğun ise kg/m3 cinsinden ölçülmesi gerekir.

Dersin amaçları: Kaldırma kuvvetinin varlığını doğrulamak, ortaya çıkma nedenlerini anlamak ve hesaplanması için kurallar çıkarmak, çevredeki dünyanın fenomenlerinin ve özelliklerinin bilinebilirliğine ilişkin bir dünya görüşü fikrinin oluşumunu teşvik etmek .

Ders hedefleri: Bilgiye dayalı olarak özellikleri ve olayları analiz etme becerilerini geliştirmeye çalışın, sonucu etkileyen ana nedeni vurgulayın. İletişim becerilerini geliştirin. Hipotezleri öne sürme aşamasında sözlü konuşmayı geliştirin. Öğrencilerin bilgiyi çeşitli durumlarda uygulamaları açısından bağımsız düşünme düzeyini kontrol etmek.

Arşimet, MÖ 287'de doğan Antik Yunan'ın seçkin bir bilim adamıdır. Sicilya adasındaki liman ve gemi inşa şehri Syracuse'da. Arşimet, Arşimet'i koruyan Syracusalı tiran Hiero'nun akrabası olan gökbilimci ve matematikçi babası Phidias'tan mükemmel bir eğitim aldı. Gençliğinde İskenderiye'nin en büyük kültür merkezinde birkaç yıl geçirdi ve burada gökbilimci Conon ve coğrafyacı-matematikçi Eratosthenes ile dostane ilişkiler geliştirdi. Bu onun olağanüstü yeteneklerinin gelişmesinin itici gücüydü. Olgun bir bilim adamı olarak Sicilya'ya döndü. Başta fizik ve geometri olmak üzere çok sayıda bilimsel eseriyle ünlendi.

Arşimet, hayatının son yıllarını Siraküza'da, Roma filosu ve ordusu tarafından kuşatılmıştı. 2. sıradaydım Pön Savaşı. Ve hiçbir çabadan kaçınmayan büyük bilim adamı, memleketinin mühendislik savunmasını organize ediyor. Düşman gemilerini batıran, onları parçalayan ve askerleri yok eden birçok muhteşem savaş aracı yaptı. Ancak şehrin savunucularının ordusu, devasa Roma ordusuna kıyasla çok küçüktü. Ve MÖ 212'de. Siracusa alındı.

Arşimet'in dehası Romalılar arasında hayranlık uyandırdı ve Romalı komutan Marcellus onun hayatının bağışlanmasını emretti. Ancak Arşimed'i gözlerinden tanımayan asker onu öldürdü.

En önemli keşiflerinden biri, daha sonra Arşimet Yasası olarak anılacak olan yasaydı. Bu yasa fikrinin Arşimet'in banyo yaparken aklına "Eureka!" ünlemiyle geldiğine dair bir efsane var. aklına gelen bilimsel gerçeği yazmak için banyodan atladı ve çıplak koştu. Bu gerçeğin özü açıklığa kavuşturulmayı bekliyor; kaldırma kuvvetinin varlığını doğrulamamız, ortaya çıkmasının nedenlerini anlamamız ve onu hesaplamak için kurallar türetmemiz gerekiyor.

Bir sıvı veya gazdaki basınç, vücudun daldırılma derinliğine bağlıdır ve gövdeye etki eden ve dikey olarak yukarı doğru yönlendirilen bir kaldırma kuvvetinin ortaya çıkmasına neden olur.

Bir cisim bir sıvıya veya gaza indirilirse, kaldırma kuvvetinin etkisi altında daha derin katmanlardan daha sığ katmanlara doğru yüzecektir. Dikdörtgen paralel yüzlü bir cisim için Arşimed kuvvetini belirlemek için bir formül türetelim.

Üst yüzdeki sıvı basıncı eşittir

burada: h1 sıvı sütununun üst kenar üzerindeki yüksekliğidir.

Üstteki basınç kuvveti kenar eşittir

F1= p1*S = w*g*h1*S,

Nerede: S – üst yüzün alanı.

Alt yüzdeki sıvı basıncı eşittir

burada: h2, sıvı sütununun alt kenar üzerindeki yüksekliğidir.

Alt kenardaki basınç kuvveti eşittir

F2= p2*S = w*g*h2*S,

Burada: S, küpün alt yüzünün alanıdır.

h2 > h1 olduğundan р2 > р1 ve F2 > F1 olur.

F2 ve F1 kuvvetleri arasındaki fark şuna eşittir:

F2 – F1 = w*g*h2*S – w*g*h1*S = w*g*S* (h2 – h1).

h2 – h1 = V, bir sıvı veya gaz içine daldırılmış bir cismin veya cisim parçasının hacmi olduğundan, F2 – F1 = w*g*S*H = g* w*V

Yoğunluk ve hacmin çarpımı sıvı veya gazın kütlesidir. Bu nedenle kuvvetlerdeki fark, vücut tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir:

F2 – F1= mf*g = Pzh = Fout.

Kaldırma kuvveti, Arşimet yasasını tanımlayan Arşimet kuvvetidir.

Yan yüzlere etkiyen kuvvetlerin sonucu sıfır olduğundan hesaplamalara dahil edilmez.

Böylece, bir sıvı veya gazın içine daldırılan bir cisim, onun tarafından yer değiştiren sıvı veya gazın ağırlığına eşit bir kaldırma kuvvetine maruz kalır.

Arşimed Yasası'ndan ilk kez Arşimet tarafından Yüzen Cisimler Üzerine adlı eserinde bahsedilmiştir. Arşimet şunu yazdı: “Bu sıvıya batırılan sıvıdan daha ağır cisimler, en dibe ulaşana kadar batacak ve sıvının içinde, daldırılmış cismin hacmine eşit bir hacimde sıvının ağırlığı kadar hafifleyecekler. ”

Arşimet kuvvetinin nasıl bağlı olduğunu ve cismin ağırlığına, cismin hacmine, cismin yoğunluğuna ve sıvının yoğunluğuna bağlı olup olmadığına bakalım.

Arşimed kuvveti formülüne göre cismin içine daldırıldığı sıvının yoğunluğuna ve bu cismin hacmine bağlıdır. Ancak bu miktar, elde edilen formüle dahil edilmediğinden, örneğin sıvıya batırılan gövdenin maddesinin yoğunluğuna bağlı değildir.
Şimdi bir sıvıya (veya gaza) batırılmış bir cismin ağırlığını belirleyelim. Bu durumda cisme etki eden iki kuvvet zıt yönlere yönlendirildiğinden (yerçekimi kuvveti aşağı doğru ve Arşimet kuvveti yukarı doğru), o zaman cismin sıvı içindeki ağırlığı cismin ağırlığından daha az olacaktır. Arşimet kuvvetinin etkisiyle boşlukta:

P A = m t g – m f g = g (m t – m f)

Dolayısıyla, eğer bir cisim bir sıvıya (veya gaza) batırılırsa, yerini değiştirdiği sıvının (veya gazın) ağırlığı kadar ağırlık kaybeder.

Buradan:

Arşimet kuvveti, sıvının yoğunluğuna ve cismin veya suya batırılan kısmının hacmine bağlıdır ve cismin yoğunluğuna, ağırlığına ve sıvının hacmine bağlı değildir.

Arşimet kuvvetinin laboratuvar yöntemiyle belirlenmesi.

Ekipman: bir bardak temiz su, bir bardak tuzlu su, bir silindir, bir dinamometre.

İşin ilerlemesi:

• havadaki vücudun ağırlığını belirlemek;
• sıvıdaki vücudun ağırlığını belirlemek;
• Bir cismin havadaki ağırlığı ile bir cismin sıvıdaki ağırlığı arasındaki farkı bulun.

4. Ölçüm sonuçları:

Arşimed kuvvetinin sıvının yoğunluğuna nasıl bağlı olduğu sonucuna varın.

Kaldırma kuvveti herhangi bir geometrik şekle sahip cisimlere etki eder. Teknolojide en yaygın gövdeler silindirik ve küresel şekiller, gelişmiş yüzeye sahip gövdeler, top şeklindeki içi boş gövdeler, dikdörtgen paralel yüzlü veya silindirdir.

Yerçekimi kuvveti, bir sıvıya batırılmış bir cismin kütle merkezine uygulanır ve sıvının yüzeyine dik olarak yönlendirilir.

Kaldırma kuvveti sıvının yanından gövdeye etki eder, dikey olarak yukarıya doğru yönlendirilir ve yer değiştiren sıvı hacminin ağırlık merkezine uygulanır. Vücut sıvının yüzeyine dik bir yönde hareket eder.

Arşimet yasasına dayanan yüzen cisimlerin koşullarını öğrenelim.

Sıvı veya gaz içinde bulunan bir cismin davranışı, F t yerçekimi modülleri ile bu cisme etki eden Arşimet kuvveti FA arasındaki ilişkiye bağlıdır. Aşağıdaki üç durum mümkündür:

• F t > F A - vücut boğulur;
• F t = F A - vücut bir sıvı veya gaz içinde yüzer;
• F t< F A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Başka bir formülasyon (burada P t cismin yoğunluğudur, P s içine daldırıldığı ortamın yoğunluğudur):

• P t > P s - vücut batar;
• P t = P s - vücut bir sıvı veya gaz içinde yüzer;
• puan< P s - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Suda yaşayan organizmaların yoğunluğu suyun yoğunluğuyla hemen hemen aynı olduğundan güçlü iskeletlere ihtiyaçları yoktur! Balıklar vücutlarının ortalama yoğunluğunu değiştirerek dalış derinliklerini düzenlerler. Bunu yapmak için kasları kasarak veya gevşeterek yüzme kesesinin hacmini değiştirmeleri yeterlidir.

Eğer bir cisim sıvı ya da gazın dibinde bulunuyorsa Arşimed kuvveti sıfırdır.

Arşimet prensibi gemi yapımı ve havacılıkta kullanılmaktadır.

Yüzen cisim diyagramı:

G gövdesinin yerçekimi kuvvetinin etki çizgisi, yer değiştiren sıvı hacminin ağırlık merkezi K'dan (yer değiştirme merkezi) geçer. Yüzen bir cismin normal konumunda, T cismin ağırlık merkezi ve K yer değiştirme merkezi, yüzme ekseni adı verilen aynı dikey boyunca yer alır.

Yuvarlanırken, K yer değiştirme merkezi K1 noktasına hareket eder ve cismin yerçekimi kuvveti ile Arşimet kuvveti FA, cismi orijinal konumuna döndürme veya yuvarlanmayı artırma eğiliminde olan bir çift kuvvet oluşturur.

Birinci durumda yüzen cisim statik stabiliteye sahiptir, ikinci durumda ise stabilite yoktur. Vücudun stabilitesi şunlara bağlıdır: göreceli konum T gövdesinin ağırlık merkezi ve metacenter M (yuvarlanma sırasında Arşimet kuvvetinin hareket çizgisinin navigasyon ekseni ile kesişme noktası).

1783 yılında MONTGOLFİER kardeşler kağıttan kocaman bir top yaptılar ve altına bir bardak yanan alkol koydular. Sıcak havayla dolan balon yükselmeye başladı ve 2000 metre yüksekliğe ulaştı.