Архимедова сила — формулы, понятие, закон

Архимедова сила действующая на вещество

В технических науках, такое вещество как газ, принято рассматривать как одна сплошная среда. И это несмотря на то, что существуют явные различия в свойствах газа при различных ситуациях его воздействия.

В физике поведение газового вещества определяется одинаковыми параметрами, и, следовательно, уравнения такие же.

Данный принцип гласит о том, что изучение газового вещества имеет общий принцип. Все молекулярные частицы располагаются в непрерывном порядке по всей занимаемой площади. 

Плотность газа всегда зависит от давления, действующего на вещество. Для жидкого вещества ситуация значительно иная. Но при решении примеров и задач данным фактом принято пренебрегать.

Для этого используют и применяют характеристику для жидкого вещества, у которого показатель плотности всегда постоянен и равен константа.

Давление жидкости будет всегда иметь одинаковый показатель, если равновесие является механическим. Из этого следует, что вся свободная поверхность статической жидкости всегда будет иметь горизонтальное положение относительно плоскости. Однако, есть исключение: если жидкость соприкасается со стенками сосуда, в котором находится.

Учитывая свойство жидкости, а именно ее несжимаемость, можно сделать вывод, что показатель плотности среды нахождения жидкости не будет зависеть от величины давления.

Если рассмотреть некий сосуд или цилиндр с жидкостью, ограниченный стенками.

Из данного выражения можно сделать вывод, что давление имеет свойство меняться линейно. И зависит в первую очередь от показателя высоты.

Показатель \[\boldsymbol{p g h}\] — это гидростатическое давление, его изменение и является объяснением возникновения силы Архимеда.

Закон Архимеда: формулировка и правила

Архимедова сила возникает по следующему принципу: газовая и жидкая среда стремится занять пространство, которое отнимается погруженном в него телом, но само тело выталкивается из среды.

Из данного правила, следует второе название: выталкивающая или гидростатическая подъемная сила.

Сама же выталкивающая сила не зависит от следующих показателей:

• форма тела;
• состав тела;
• прочие главные характеристики.

Архимедова сила обусловлена в первую очередь показателем разности давления среды на разных участках глубины.

К примеру: сила давления на нижний слой жидкости всегда будет выше, чем на верхний слой.

Архимедова сила может возникать только при наличии показателя тяжести.

Например: Выталкивающая сила будет иметь показатель в шесть раз выше, чем на Земле для тел, которые равны объемами.

Сила Архимеда: причина возникновения

Если взять любую жидкую среду (обычная вода), и далее выделить некий произвольный объем воды в пространстве, оно должно быть обязательно с замкнутой поверхностью. Объем будет статичен, так как вся жидкость находится в положении механического равновесия. Из этого следует, что равнодействующая сила и все внешние силы, которые воздействуют на данный объем жидкости, будут иметь нулевые показатели.

Внешние силы:

• масса ограниченного объема вещества;
• показатель давления жидкости на внешнюю поверхность

При этом выходит, что равнодействующая сила гидростатического давления, которое испытывает поверхность, равняется массе объема жидкости. Данный объем вещества ограничен поверхностью.

Для того чтобы показатели всех внешних сил, действующих на вещество, были равны нулевому показателю, нужно чтобы равнодействующая сила была направлена вверх, и проходила через центр массы объема жидкости.

Далее представим, что в жидкость, которая ограничена поверхностью, помещено твердое тело. При соблюдении условия механического равновесия, можно сделать вывод:

• со стороны окружающей среды значимых изменений не произойдет;
• давление, которое действует на всю поверхность, будет иметь прежний показатель.

Выталкивающая сила, которая действует на тело, всегда имеет показатель противоположный по направлению силы тяжести. Из этого следует, что положение тела в данной среде будет зависеть от модулей силы тяжести \[\left(F_{T}\right)\] и силы Архимеда \[\left(F_{A}\right)\].

В данном случае возможны три варианта неравенства:

• \[F_{T}>F_{A}\] — показатель силы тяжести больше, чем сила Архимеда, следовательно погруженное тело будет тонуть;
• \[F_{T}=F_{A}\] — сила тяжести равна силе выталкивания, поэтому тело будет находиться в равновесии;
• \[F_{T}\]