Ta strona używa plików cookies.
Polityka Prywatności
RODO    Informacje o cookies
AKCEPTUJĘ

Siła wyporu

Siła wyporu, jako istotny czynnik Prawa Archimedesa

Zgodnie z prawem Archimedesa, które mówi, że na każde ciało zanurzone w cieczy lub też gazie, działa pewna siła. Siła ta zwana jest powszechnie siłą wyporu. Jeśli chodzi o wartość tej siły, okazuje się, że jest ona równa dokładnie tyle, ile równa jest wartość cieczy przez nią wypartej. Udowodniono, iż siła wyporu zawsze skierowana jest ku górze, idealnie pionowo. Siła wyporu jest również skutkiem ciśnienia hydrostatycznego, wywieranego na zanurzone ciało stałe. Siła wyporu nie zależy od kształtu zanurzone ciała. Jest ona tym większa, im większa jest objętość zanurzonego ciała oraz gęstość cieczy, w której zostało zanurzone.
Inaczej mówiąc, siła wyporu pojawia się wówczas, gdy zanurzeniu w płynie ulega ciało stałe. Powstała podczas zanurzania siła, wypychająca ciało w górę, to właśnie siła wyporu.

Skąd się bierze siła wyporu?

Należy więc zadać sobie zasadnicze pytanie, skąd owa siła się właściwie bierze? Odpowiedź jest jednoznaczna. Otóż powodem jej powstawania jest fakt, iż ciśnienie w płynie zmienia się wraz z jego głębokością. Co to oznacza? Mianowicie to, że im głębiej, tym ciśnienie staje się większe. Oczywiście działająca siła jest różna w zależności od miejsca jej działania na ciało zanurzone. Inna jej wartość będzie na dole ciała, a inna na jego górze.

Skąd znamy wartość siły wyporu?
Dzięki Archimedesowi, dziś wiadomo, że siła wyporu, równa jest ciężarowi wypieranego płynu. Czyli że ciało wypiera tyle płynu, ile równa jest objętość części tego ciała, zanurzonej w płynie. Chyba że zanurzone jest całe ciało, wówczas liczy się objętość całego zanurzonego ciała. Kiedy mamy do czynienia z wypornością, od razu przychodzi nam do głowy możliwość pływania ciał. Dzięki tej wiedzy, świat znalazł mnóstwo zastosowań tej teorii. Oto kilka przykładów stosowania jej w praktyce:

- statki. Ich siła wyporu, równa jest ich sile ciężkości.
- łodzie podwodne. Dzięki możliwości manewrowania siłą wyporu, mają one możliwość zanurzać się bądź wynurzać, w zależności od potrzeb.
- lód lżejszy jest od wody, dlatego wypływa na powierzchnię.

Jednak na nie wszystkie ciała, działa wystarczająca siła wyporu. Jeśli ciało posiada zbyt duży ciężar własny, nie są one w stanie wynurzyć się ponad powierzchnię. Przykładem mogą być kamienie.
Jednakże większość obiektów, które mają możliwość swobodnego pływania po powierzchni, mają ciężar właściwy zbliżony do wartości ciężaru wody. Stąd można wysnuć warunki pływania ciał:
- jeśli gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy, ciało tonie.
- jeśli gęstość ciała jest mniejsza od gęstości cieczy, ciało wypływa na powierzchnię
- jeśli gęstość ciała jest równa gęstości cieczy, ciało pływa, całkowicie zanurzone pod powierzchnią cieczy.

Wzór na siłę wyporu:

Fw=pgVot

gdzie Fw - siła wyporu
p - gęstość cieczy
g - przyśpieszenie ziemskie
V - objętość zanurzonej części ciała.

Historia powstania Prawa Archimedesa.
Według legendy, król Syrakuz Hieron II, zlecił Archimedesowi zbadanie składu swej korony. Obawiał się, że nie jest ona wykonana ze szczerego złota. Miał on tego dokonać baz uszkodzenia korony. Archimedes podczas kąpieli w wannie zauważył, że ilość wody wypływającej z wanny, równa jest objętości ciała zanurzonego w wodzie. Od razu nasunęła mu się myśl o zbadaniu korony króla. Przygotował więc bryłę srebra oraz bryłę złota. Okazało się, że podczas zanurzania bryły ze złota, wypłynęło mniej wody, co sugeruje, że gęstość złota jest większa od gęstości srebra. Następnie do naczynia wrzucając koronę, zauważył, że wypłynęło więcej wody niż w przypadku zanurzenia bryły o tym samym ciężarze, udowadniając przy tym domieszkę innego metalu w składzie korony.

Odkrycie Archimedesa dało światu nowe możliwości. Dziś jego odkrycie, stosowane jest w wielu istotnych branżach gospodarki. Przede wszystkim w transporcie morskim. Nie doszłoby do tego, gdyby nie poniekąd przypadkowe odkrycie. Archimedes dzięki swojej teorii stał się jednym z najbardziej rozpoznawalnych, greckich matematyków.

4

dziedziny naukowe

30

Ciekawych artykułów

10050

Zadowolonych użytkowników serwisu

3000

Wymienionych maili z naszymi użytkownikami :-)