Vztlaková sila. Archimedov zákon

Pre hydrostatický tlak sme odvodili vzťah:

p=\rho.g.h, kde \rho – je hustota kvapaliny, g – gravitačné zrýchlenie, h – je hĺbka.

Pomocou tohto vzťahu možno odvodiť, prečo na telesá v kvapalinách pôsobí vztlaková sila a možno tiež vypočítať, aká veľká táto sila je.

Majme teleso v tvare kvádra s podstavou S. Toto teleso nech je ponorené do kvapaliny, tak ako je to je zobrazené na obrázku vpravo. Podstavy sú vo vodorovnej polohe.

Na hornú podstavu pôsobí hydrostatitcká sila:

F'=p'.S=\rho.g.h'.S

Na dolnú podstavu pôsobí hydrostatická sila:

F''=p''.S=\rho.g.h''.S

Výsledná sila je:

F=F''-F'

F=\rho.g.h''.S-\rho.g.h'.S=\rho.g.(h''-h').S=\rho.g.h.S

Pre objem kvádra platí: V=h.S. Súčin objemu a hustoty je hmotnosť kvapaliny rovnakého objemu, aký má kváder. Možno teda konštatovať, že vztlaková sila pôsobiaca na kváder je rovná tiaži kvapaliny vytlačenej kvádrom.

Na základe uvedeného možno formulovať Archimedov zákon.

Archimedov zákon: Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, ako je objem ponorenej časti telesa.

Na samotné teleso pôsobí tiažová sila F_g=m.g=\rho_t.V.g. Ak je táto sila menšia než je tiaž kvapaliny rovnakého objemu, teleso bude plávať, ak je rovnaká, teleso sa bude vznášať, ak je väčšia, teleso sa potopí, klesne na dno. Z toho možno odvodiť vzťah, ktorý ste sa učili v 6. ročníku. Teleso pláva, ak jeho hustota je menšia, než je hustota kvapaliny, vznáša sa, ak majú rovnaké hustoty a potopí sa, ak má väčšiu hustotu, než kvapalina.

Hoci sme Archimedov zákon odvodili pre kváder, tento zákon platí pre telesá všetkých tvarov. Každé teleso možno akoby poskladať z jednotlivých malých kvádrov, pre každý z týchto kvádrov by odvodený vzťah platil a tak platí aj pre ich súbor.

print

One Comment

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *