ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия равновесия тела, погруженного в жидкость или газ из "Механика Изд.3 " погруженное полностью или отчасти в жидкость (или газ), испытывает действие подъемной силы со стороны окружающей жидкости или газа. Еще Архимедом (III век до н. э.) был найден основной закон всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), испытывает со стороны окружающей среды действие силы, равной весу вытесненной телом жидкости (или газа) эта сила направлена вверх и проходит через центр масс вытесненной жидкости (или газа). [c.343] Наличие такой силы и величина ее просто объясняются распределением давления в весомой жидкости. Для доказательства закона Архимеда необходимо представить себе тело, находящееся в жидкости, разрезанным на цилиндрики малого сечения, имеющие вертикальные образующие, и определить величину силы, действующей на каждый из цилиндриков, а затем подсчитать равнодействующую сил на все цилиндрики, составляющие тело. [c.343] Если тело только отчасти погружено в жидкость, то расчет таков же, необходимо только предварительно разделить на цилиндрики погруженную в жидкость часть тела. [c.343] Твердое тело, объем которого в известных пределах не зависит от давления, будет или плавать на поверхности жидкости, или опустится на дно. Если же вес тела в точности равен весу вытесненной жидкости, то оно будет находиться в состоянии безразличного равновесия в любой части жидкости. [c.344] Такое равновесие плавающего тела можно легко показать простыми опытами. [c.344] Например, опустив куриное яйцо в неглубокий стеклянный сосуд с водой и понемногу разводя в воде соль, можно заставить яйцо плавать па любой глубине (рис. 280), причем положение яйца будет всегда такое, что центр тяжести яйца и центр тяжести вытесненной воды буд т лежать на одной вертикальной прямой и центр тяжести яйца будет лежать ниже. Прн отклонении яйца от этого положения оно переворачивается и занимает в конце концов устойчивое положение. [c.344] Обычно объем тела уменьшается с увеличением давления, поэтому равновесие такого тела внутри жидкости постоянной ПЛОТНОСТИ всегда неустойчиво. Действительно, пусть на некоторой глубине при определенном давлении вес тела равен весу вытесненной жидкости при небольшом опускании тела давление на него увеличивается и объем его уменьшается, следовательно, уменьшается и подъемная сила, поэтому тело будет опускаться далее аналогичная картина будет наблюдаться и при небольшом подъеме тела от положения равновесия, но в этом случае изменения всех величин происходят в обратном направлении давление падает, объем возрастает, подъемная сила величивается, тело поднимается. [c.345] Картину равновесия тела, объем которого уменьшается с увеличением давления, можно наблюдать на опытах с простым, широко известным прибором, называемым картезианским водолазом . В высоком стеклянном сосуде, наполненном водой и закрытом упругой перепонкой (рис. 281), плавает поплавок, со-стояш,ий из перевернутой кверху дном стеклянной пробирки и грузика, привязанного к нижнему открытому концу пробирки. Часть пробирки заполнена водой, а в остальной части находится воздух. [c.345] При надавливании йа упругую перепонку давление над жидкостью и, следовательно, в самой жидкости возрастает, воздух, находящийся в пробирке, сжимается, вытесняемый поплавком объем жидкости уменьшается и поплавок опускается на дно. Уменьшая давление на перепонку, можно опять вернуть поплавок в верхнее положение. Регулируя нажатием на перепонку, можно заставить поплавок двигаться как угодно вверх и вниз. В старину такой прибор был поучительной и забавной игрушкой — ныряющем поплавку придавали форму и вид фигурки человека, чертика и т. п. [c.345] Условия равновесия тела, плавающего в газе, те же, что и в жидкости. Если объем тела, плавающего в газе, не зависит от давления, то равновесие будет всегда устойчивым, так как удельный вес газа возрастает с уменьшением высоты. Определение устойчивости равновесия плавающего тела в том случае, когда тело изменяет свой объем при изменении давления, представляет более сложную задачу. В этом случае необходимо учитывать изменения объемов как газа, так и тела. [c.345] Вернуться к основной статье