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 ↓


Применения принципа Архимеда


Понимание принципа Архимеда

Принцип Архимеда — это фундаментальный закон физики, связанный с механикой жидкости. Он описывает поведение объектов в жидкости, таких как вода или воздух. Принцип гласит, что любой объект, полностью или частично погруженный в жидкость, испытывает подъемную силу, равную весу жидкости, вытесненной объектом. Принцип назван в честь древнегреческого математика и физика Архимеда, который его открыл.

Принцип можно выразить следующим образом:

Подъемная сила = Вес вытесненной жидкости

Математически это можно записать так:

F_b = ρ_f × V_d × g

Где:

  • F_b — подъемная сила
  • ρ_f — плотность жидкости
  • V_d — объем вытесненной жидкости
  • g — ускорение свободного падения

Плавание и его значение

Плавание — это способность объекта плавать или тонуть в жидкости. Когда объект помещается в жидкость, на него действуют различные силы. Наиболее важными силами являются вес объекта, действующий вниз из-за гравитации, и подъемная сила, действующая вверх. Будет ли объект тонуть или плавать, зависит от относительных величин этих сил.

Плавание

Если подъемная сила больше или равна весу объекта, объект будет плавать. Это происходит потому, что восходящая сила балансирует или превышает нисходящую силу.

Пример: кусок дерева, плавающий в воде.

подъемная сила вес

Тонуть

Если вес объекта больше, чем подъемная сила, объект утонет, потому что нисходящая сила превысит восходящую.

Пример: камень падает на дно пруда.

подъемная сила вес

Применения принципа Архимеда

Корабли и лодки

Наиболее известное применение принципа Архимеда заключается в конструкции кораблей и лодок. Корабли изготовлены из материалов, плотность которых выше плотности воды, но они спроектированы таким образом, чтобы вытеснять достаточно воды и создавать подъемную силу, удерживающую их на плаву.

Например, давайте рассмотрим корабль с большим корпусом. Корпус спроектирован таким образом, чтобы вытеснять объем воды, равный весу корабля. Это вытеснение создает восходящую подъемную силу, которая уравновешивает вес, помогая кораблю оставаться на плаву.

Подводные лодки

Подводные лодки используют контролируемый подход к плавучести. У них есть балластные танки, которые могут быть наполнены либо водой, либо воздухом. Заполнение баков водой увеличивает вес подводной лодки и заставляет ее тонуть. Наполнение баков воздухом уменьшает вес подводной лодки и заставляет ее всплывать.

Воздушный шар

Воздушные шары поднимаются и плавают в воздухе благодаря принципу плавучести. Шар поднимается, потому что горячий воздух внутри шара менее плотный, чем холодный воздух снаружи. Эта разница в плотности создает подъемную силу, которая поднимает шар.

подъемная сила

Ареометр

Ареометры — это инструменты для измерения плотности или удельного веса жидкостей. Они работают на основе принципа Архимеда. Ареометр погружается до уровня, где вес вытесненной жидкости равен его собственному весу. Наблюдая, на сколько глубоко ареометр погружается в жидкость, можно определить плотность жидкости.

Эксперименты и демонстрации

Давайте рассмотрим простой эксперимент, демонстрирующий принцип Архимеда:

Эксперимент: Измерение объема и плотности с использованием вытеснения воды

Цель: измерить объем и плотность объекта, наблюдая за вытеснением воды.

Материалы: градуированный цилиндр, вода, небольшие камни или шарики.

Процесс:

  • Заполните градуированный цилиндр известным количеством воды.
  • Запишите начальный уровень воды.
  • Осторожно бросьте камни или шарики в воду, стараясь не создать брызг.
  • Запишите новый уровень воды.
  • Вычислите объем вытесненной воды (новый уровень воды - начальный уровень воды).
  • Определите плотность, используя формулу: Плотность = Масса / Объем.

Этот эксперимент демонстрирует, как принцип Архимеда может измерить объем и плотность, и помогает понять силы плавучести.

Роль плотности в плавучести

Плотность играет важную роль в определении плавучести. Плотность определяется как масса на единицу объема, и ее можно выразить математически как Плотность = Масса / Объем. Объекты, плотность которых меньше, чем у жидкости, будут плавать, потому что подъемная сила сможет поддерживать их вес. Напротив, более плотные объекты будут тонуть, пока вытесненная жидкость не уравновесит их вес.

Заключение

Принцип Архимеда является решающим для понимания того, как и почему объекты плавают или тонут в жидкостях. Его применения очень широки и включают в себя проектирование судов, эксплуатацию подводных лодок и даже воздушную навигацию с воздушными шарами. Понимание деталей плавучести и вытеснения помогает лучше понять естественный и инженерный мир вокруг нас, раскрывая глубокую связь между весом, объемом и плавучестью.


Девятый класс → 2.3.3


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (2.3.2)
Закон Архимеда
Следующий (2.3.4) →
плавучие и тонущие объекты

Комментарии 



Применения принципа Архимеда

https://www.physicsflow.com/g9/2.3.3?pfal=ru