Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Свойства материи → Плавучесть и принцип Архимеда ↓


Выталкивающая сила


Введение в понятие выталкивающей силы

Вы когда-нибудь замечали, что одни объекты плавают на воде, а другие тонут? Это обычное наблюдение объясняется понятием выталкивающей силы. Простыми словами, выталкивающая сила — это сила, направленная вверх и оказываемая жидкостью, которая противостоит весу объекта, погруженного в нее. Возможность объекта плавать зависит от баланса между его весом и выталкивающей силой.

Что такое выталкивающая сила?

Выталкивающая сила — это интересное и фундаментальное физическое явление. Это сила, которая заставляет объекты плавать или, по крайней мере, казаться легче при погружении в жидкость (жидкость или газ). Эта сила направлена вверх и действует против силы тяжести. Благодаря выталкивающей силе объекты могут плавать, подниматься или оставаться погруженными в жидкость.

Представьте, что вы проталкиваете пляжный мяч сквозь воду. Когда вы его погружаете, вы чувствуете силу, которая действует в противоположном направлении и выталкивает мяч наверх. Эта сила и есть выталкивающая сила. Чем больше объем погруженного объекта, тем больше выталкивающая сила, действующая на него.

Понимание принципа Архимеда

Принцип Архимеда — это важная концепция в физике, объясняющая, как работает выталкивающая сила. Открытый древнегреческим математиком и инженером Архимедом, этот принцип помогает нам понять, почему объекты плавают или тонут в жидкостях.

Принцип Архимеда гласит:

"На всякое тело, полностью или частично погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости."

Другими словами, когда объект помещается в жидкость, он вытесняет часть этой жидкости. Затем жидкость выталкивает объект обратно с выталкивающей силой, равной весу вытесненной жидкости.

Математическое выражение выталкивающей силы

Выталкивающую силу можно рассчитать по следующей формуле:

Выталкивающая сила (F_b) = ρ × V × g

Где:

  • ρ (ро) — плотность жидкости. Обычно измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3).
  • V — объем жидкости, вытесненной объектом, измеряется в кубических метрах (м3).
  • g — ускорение свободного падения, которое приближенно равно 9.8 метров в секунду в квадрате (м/с2).

Эта формула говорит нам, что выталкивающая сила прямо пропорциональна плотности жидкости, объему вытесненной жидкости и ускорению свободного падения.

Примеры выталкивающей силы

Визуальный пример 1

Рассмотрим куб со стороной 1 м, полностью погруженный в воду. Рассчитаем выталкивающую силу, действующую на куб.

Куб выталкивающая сила

Для расчета используем формулу:

ρ = 1000 кг/м³ (плотность воды)
V = 1 м³
g = 9.8 м/с²
F_b = ρ × V × g = 1000 × 1 × 9.8 = 9800 Н
Таким образом, выталкивающая сила, действующая на куб, составляет 9800 ньютонов.

Текстовый пример 2

Давайте возьмем небольшой камень и положим его в бак с водой. Посмотрите, что произойдет.

Камень скорее всего утонет. Хотя на него действует выталкивающая сила, эта сила может быть недостаточной, чтобы превзойти силу тяжести, так как плотность камня высокая, а объем относительно мал.

А теперь попробуйте поместить в воду кусок дерева. Что произойдет?

Дерево поплывет! Это происходит потому, что выталкивающая сила, действующая на дерево, больше или равна силе тяжести. Дерево менее плотное, чем вода, что позволяет ему плавать.

Факторы, влияющие на выталкивающую силу

Существует несколько факторов, которые могут влиять на выталкивающую силу, действующую на погруженный или плавающий объект:

  • Плотность жидкости: Выталкивающая сила сильнее в более плотной жидкости. Например, объект будет легче плавать в соленой воде, чем в пресной, из-за плотности соленой воды.
  • Объем вытесненной жидкости: Чем больше жидкости объект вытесняет, тем больше выталкивающая сила. Поэтому на большие объекты действует большая выталкивающая сила.
  • Ускорение свободного падения: Выталкивающая сила прямо пропорциональна ускорению свободного падения.

Применение выталкивающей силы

Выталкивающая сила используется в различных областях и технологиях:

  • Корабли и лодки: В проектировании кораблей учитывается принцип выталкивания, чтобы они перемещали достаточно воды для поддержания своего веса и плавали.
  • Подводные лодки: Подводные лодки контролируют свою выталкивающую силу, регулируя количество воды в своих балластных баках, что позволяет им погружаться или всплывать по мере необходимости.
  • Воздушные шары: Воздушные шары используют принцип выталкивания для поднятия, нагревая воздух внутри, делая его менее плотным, чем окружающий холодный воздух.

Заключение

Выталкивание и выталкивающие силы — это увлекательные аспекты физики, которые объясняют, почему объекты плавают или тонут в жидкостях. Понимание этих принципов помогает нам ценить как повседневные явления, так и продвинутые инженерные решения, от кораблей и подводных лодок до воздушных шаров. Используя принцип Архимеда, мы можем предсказывать, как объекты будут вести себя в различных жидкостях, что имеет практическое значение в науке и инженерии.


Девятый класс → 2.3.1


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (2.3)
Плавучесть и принцип Архимеда
Следующий (2.3.2) →
Закон Архимеда

Комментарии 



Выталкивающая сила

https://www.physicsflow.com/g9/2.3.1?pfal=ru