"Архимедийн хүч" сэдвээр хийсэн туршилтууд

Шинжлэх ухаан бол гайхалтай, сонирхолтой, хөгжилтэй. Гэхдээ үгийн гайхамшигт итгэхэд хэцүү байдаг, та тэдэнд өөрийн гараар хүрэх хэрэгтэй. Сонирхолтой туршлага байна!
Хэрэв та анхааралтай байвал
Оюун санааны хувьд бие даасан
Мөн эхний гарт физикийн хувьд
Энэ бол сонирхолтой туршлага юм -
Хөгжилтэй, сэтгэл хөдөлгөм -
Тэр танд нууцыг илчлэх болно
Мөн шинэ мөрөөдөл!

1) Амьд ба үхсэн ус

Ширээн дээр 2/3 усаар дүүргэсэн литрийн шилэн сав, шингэнтэй хоёр шил тавина: нэг нь "амьд ус", нөгөө нь "үхсэн ус" гэсэн шошготой. Төмсний булцууг (эсвэл түүхий өндөг) саванд хийнэ. Тэр живж байна. Саванд "амьд" ус нэмээд булцуу нь "үхсэн" ус нэмээд дахин живэх болно. Нэг эсвэл өөр шингэнийг нэмснээр та булцуу нь гадаргуу дээр хөвөхгүй, харин ёроолд нь живэхгүй байх уусмалыг авч болно.
Туршилтын нууц нь эхний шилэнд хоолны давсны ханасан уусмал, хоёрдугаарт энгийн ус байдаг. (Зөвлөгөө: жагсаалын өмнө төмсийг хальсалж, сул давсны уусмалыг саванд хийнэ, ингэснээр түүний концентраци бага зэрэг нэмэгдэх нь үр нөлөө үзүүлэх болно).

2) Декарт пипеткээр шумбагч

Пипеткийг босоо тэнхлэгт хөвөх хүртэл усаар дүүргэж, бараг бүрэн живэх хэрэгтэй. Усанд шумбагч пипеткийг дээд тал нь усаар дүүргэсэн тунгалаг хуванцар саванд хийнэ. Лонхыг таглаатай битүүмжилнэ. Усан онгоцны ханан дээр дарах үед шумбагч усаар дүүргэж эхэлнэ. Даралтыг өөрчилснөөр шумбагчийг "Доош!", "Дээшээ!" гэсэн тушаалуудыг дагаарай. болон "Зогс!" (ямар ч гүнд зогсох).

3) Урьдчилан таамаглах боломжгүй төмс

(Туршилтыг өндөгөөр хийж болно). Төмсний булцууг ширээний давсны усан уусмалаар хагас дүүргэсэн шилэн саванд хийнэ. Тэр гадаргуу дээр хөвж байна.
Хэрэв та саванд ус нэмбэл төмс юу болох вэ? Тэд ихэвчлэн төмс хөвнө гэж хариулдаг. Савны ханын дагуу юүлүүрээр усаар дүүргэх хүртэл болгоомжтой хийнэ (түүний нягтрал нь уусмал ба өндөгний нягтаас бага байна). Үзэгчдийн гайхшралыг төрүүлсэн төмс ижил түвшинд хэвээр байна.

4) Эргэдэг тоор

Гялалзсан усыг шилэн аяганд хийнэ. Даралтын дор шингэнд ууссан нүүрстөрөгчийн давхар исэл түүнээс гарч эхэлнэ. Тоорыг шилэнд хийнэ. Тэр даруй гадаргуу дээр хөвж, ... дугуй шиг эргэлдэж эхэлнэ. Тэр нэлээд удаан хугацаанд ийм зан гаргах болно.

Энэ эргэлтийн шалтгааныг ойлгохын тулд юу болж байгааг сайтар ажигла. Жимсний хилэн арьсанд анхаарлаа хандуулаарай, үсэнд нь хийн бөмбөлөг наалддаг. Тоорын нэг тал дээр үргэлж илүү олон бөмбөлөгүүд байх тул түүн дээр илүү их хөвөх хүч үйлчилж, дээшээ эргэдэг.

5) Бөөн бие дэх Архимедийн хүч

“Архимедийн өв” тоглолтын үеэр Сиракузын оршин суугчид “далайн ёроолоос сувд гаргаж авах” уралдсан. Шар будаа (будаа) жижиг шилэн савыг ашиглан ижил төстэй боловч энгийн үзүүлбэрийг давтаж болно. Тэнд теннисний бөмбөг (эсвэл үйсэн бөглөө) байрлуулж, тагийг нь хаа. Бөмбөлөг нь шар будааны доор ёроолд байхын тулд савыг эргүүл. Хэрэв та бага зэрэг чичиргээ үүсгэвэл (савыг дээш доош нь бага зэрэг сэгсэрвэл) шар будаа тарианы хоорондох үрэлтийн хүч буурч, тэдгээр нь хөдөлгөөнт болж, хэсэг хугацааны дараа бөмбөг Архимедийн хүчний нөлөөн дор гадаргуу дээр хөвөх болно.

6) Багц далавчгүй нисэв

Лаа тавиад асаагаад уутыг нь бариад уутны агаар хална.

Багцыг сулласны дараа Архимедийн хүчний нөлөөн дор боодол хэрхэн дээшээ нисч байгааг хараарай.

7) Өөр өөр усанд сэлэгчид өөр өөрөөр сэлж байна

Ус, тосыг саванд хийнэ. Самар, залгуур, мөсөн хэсгүүдийг буулгана. Самар нь доод талд, залгуур нь газрын тосны гадаргуу дээр, мөс нь газрын тосны давхарга дор усны гадаргуу дээр байх болно.

Үүнийг биеийн хөвөх нөхцөлөөр тайлбарлав.

Архимедийн хүч нь үйсэн таталцлаас их байдаг - үйсэн гадаргуу дээр хөвж,

Архимедийн хүч нь самар дээр үйлчлэх таталцлын хүчнээс бага байдаг - самар живдэг

Мөсөнд үйлчлэх Архимедийн хүч нь мөсний таталцлаас их байдаг - үйсэн нь усны гадаргуу дээр хөвдөг боловч газрын тосны нягт нь усны нягтаас бага, мөсний нягтаас бага байдаг. - газрын тос мөс, усны дээгүүр гадаргуу дээр үлдэх болно

8) хуулийг баталгаажуулсан туршлага

Шанага ба цилиндрийг булаг руу өлгө. Цилиндрийн эзэлхүүн нь хувингийн дотоод эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Хаврын суналтыг заагчаар зааж өгнө. Цилиндрийг бүхэлд нь устай цутгах саванд дүрнэ. Усыг шилэн аяганд хийнэ.

Асгарсан усны хэмжээОусанд дүрсэн биеийн эзэлхүүн. Хаврын индикатор нь үйл ажиллагааны улмаас усан дахь цилиндрийн жингийн бууралтыг тэмдэглэдэгВхөвөх хүч.

Шилэн аяганаас хувин руу ус хийнэ, та хаврын заагч анхны байрлалдаа буцаж ирэхийг харах болно. Тиймээс Архимедийн хүчний нөлөөн дор булаг агшиж, нүүлгэн шилжүүлсэн усны жингийн нөлөөгөөр анхны байрлалдаа буцаж ирэв. Архимедийн хүч нь биед шилжсэн шингэний жинтэй тэнцүү юм.

9) Тэнцвэр алга болсон

Цаасан цилиндр хийж, хөшүүрэг дээр доош нь доош нь өлгөж, тэнцвэржүүлнэ.

Цилиндрийн доор спиртийн чийдэнг байрлуулцгаая. Дулааны нөлөөн дор тэнцвэрт байдал алдагдаж, хөлөг онгоц дээшилдэг. Архимедийн хүч нэмэгдэж байгаа тул.

ИймХалуун хий эсвэл халуун агаараар дүүрсэн бүрхүүлийг бөмбөлөг гэж нэрлэдэг бөгөөд аэронавтикт ашигладаг.

ДҮГНЭЛТ

Туршилт хийсний дараа бид шингэн, хий, тэр ч байтугай мөхлөгт бодисуудад дүрэгдсэн биетүүд босоо тэнхлэгт чиглэсэн Архимедийн хүчээр үйлчилдэг гэдэгт бид итгэлтэй байсан. Архимедийн хүч нь биеийн хэлбэр, түүний живэх гүн, биеийн нягт, массаас хамаардаггүй. Архимедийн хүч нь биеийн дүрсэн хэсгийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү байна.

Бүтээлийн текстийг зураг, томьёогүйгээр нийтэлсэн.
Ажлын бүрэн хувилбарыг PDF форматаар "Ажлын файлууд" таб дээрээс авах боломжтой

Оршил

Хамааралтай байдал:Хэрэв та эргэн тойрныхоо ертөнцийг анхааралтай ажиглавал эргэн тойронд болж буй олон үйл явдлыг олж мэдэх боломжтой. Эрт дээр үеэс хүн усаар хүрээлэгдсэн байдаг. Бид усанд сэлэх үед бидний бие зарим хүчийг гадаргуу руу түлхэж өгдөг. Би өөрөөсөө “Яагаад биес хөвж, живдэг вэ? Ус юмсыг гадагшлуулдаг уу?

Миний судалгааны ажил бол Архимедийн хүчний талаар ангид олж авсан мэдлэгээ гүнзгийрүүлэх зорилготой юм. Амьдралын туршлага, хүрээлэн буй бодит байдлын ажиглалтыг ашиглан миний сонирхсон асуултанд хариулж, өөрийн туршилт хийж, үр дүнг тайлбарлах нь энэ сэдвээр миний мэдлэгийг өргөжүүлэх болно. Бүх шинжлэх ухаан хоорондоо холбоотой. Бүх шинжлэх ухааны судалгааны нийтлэг объект бол хүн "нэмэх" байгаль юм. Архимедийн хүчний үйл ажиллагааг судлах нь өнөөдөр хамааралтай гэдэгт би итгэлтэй байна.

Таамаглал:Гэртээ та шингэнд дүрсэн биед нөлөөлж буй хөвөх хүчний хэмжээг тооцоолж, энэ нь шингэний шинж чанар, биеийн хэмжээ, хэлбэрээс хамаарах эсэхийг тодорхойлох боломжтой гэж би бодож байна.

Судалгааны объект:Шингэн дэх хөвөх хүч.

Даалгаварууд:

Архимедийн хүчийг нээсэн түүхийг судлах;

Архимедийн хүчний үйл ажиллагааны талаархи боловсролын ном зохиолыг судлах;

Бие даасан туршилт хийх чадварыг хөгжүүлэх;

Хөвөх хүчний утга нь шингэний нягтаас хамаардаг болохыг батал.

Судалгааны аргууд:

Судалгаа;

Тооцоолсон;

Мэдээлэл хайх;

Ажиглалт

1. Архимедийн хүч чадлын нээлт

Архимед гудамжаар гүйж ирээд "Эврика!" гэж хашгирсан тухай алдартай домог байдаг. Энэ нь түүний усны хөвөх хүч нь нүүлгэн шилжүүлсэн усны жинтэй, эзэлхүүн нь усанд живсэн биеийн эзэлхүүнтэй тэнцүү болохыг олж мэдсэн түүхийг өгүүлдэг. Энэхүү нээлтийг Архимедийн хууль гэж нэрлэдэг.

МЭӨ 3-р зуунд эртний Грекийн Сиракуз хотын хаан Хиеро амьдарч байсан бөгөөд тэрээр шижир алтаар өөртөө шинэ титэм хийхийг хүсдэг байжээ. Би яг шаардлагатай хэмжээгээр хэмжиж, үнэт эдлэлчинд захиалга өгсөн. Сарын дараа эзэн алтыг титэм хэлбэрээр буцааж өгсөн бөгөөд энэ нь өгөгдсөн алтны масстай тэнцэхүйц жинтэй байв. Гэхдээ юу ч тохиолдож болно, эзэн мөнгө, бүр муугаар нь зэс нэмж хуурч болох байсан, учир нь та нүдээр ялгах боломжгүй, гэхдээ масс нь байх ёстой зүйл юм. Тэгээд хаан мэдэхийг хүсч байна: ажил шударгаар хийгдсэн үү? Тэгээд тэр эрдэмтэн Архимедээс эзэн титмээ шижир алтаар хийсэн эсэхийг шалгахыг хүсэв. Мэдэгдэж байгаагаар биеийн масс нь тухайн биеийг бий болгосон бодисын нягт ба түүний эзэлхүүний үржвэртэй тэнцүү байна: . Хэрэв өөр өөр биетүүд ижил масстай, гэхдээ тэдгээр нь өөр өөр бодисоос бүтсэн бол өөр өөр эзэлхүүнтэй байх болно. Хэрэв эзэн хаандаа үнэт эдлэлээр хийсэн титэм биш, эзэлхүүнийг нь нарийн төвөгтэй байдлаас нь шалтгаалан тодорхойлох боломжгүй, харин хааны өгсөн ижил хэлбэртэй металлыг буцааж өгсөн бол тэр даруй тодорхой болох байсан. өөр металл хольсон уу үгүй ​​юу. Усанд орохдоо Архимед тэндээс ус асгарч байгааг анзаарав. Усанд живсэн биеийн хэсгүүдийн эзэлдэг хэмжээтэй яг ижил хэмжээгээр цутгаж байна гэж тэр сэжиглэжээ. Титэмний эзэлхүүнийг түүний нүүлгэн шилжүүлсэн усны хэмжээгээр тодорхойлж болно гэдгийг Архимед ойлгов. Хэрэв та титмийн эзэлхүүнийг хэмжиж чадвал ижил масстай алтны хэмжээтэй харьцуулж болно. Архимед титмээ усанд дүрж, усны хэмжээ хэрхэн нэмэгдэж байгааг хэмжжээ. Мөн тэрээр титэмтэй ижил масстай алтны зүсмэлийг усанд дүрв. Тэгээд тэр усны хэмжээ хэрхэн нэмэгдэж байгааг хэмжсэн. Хоёр тохиолдолд нүүлгэн шилжүүлсэн усны хэмжээ өөр байсан. Ийнхүү эзэн нь хууран мэхлэгч болох нь илчлэгдэж, шинжлэх ухаан гайхалтай нээлтээр баяжсан юм.

Алтан титмийн асуудал Архимедийг биетүүдийн хөвөх асуудлыг судлахад хүргэсэн нь түүхээс мэдэгдэж байна. Архимедийн хийсэн туршилтуудыг бидэнд ирсэн "Хөвөгч биетүүдийн тухай" эссед тайлбарласан болно. Энэхүү бүтээлийн долоо дахь өгүүлбэрийг (теорем) Архимед дараах байдлаар томъёолсон: шингэнээс хүнд биетүүд энэ шингэнд дүрж, хамгийн ёроолд хүртлээ живж, шингэнд шингэний жингээр хөнгөн болно. живсэн биеийн эзэлхүүнтэй тэнцүү хэмжээгээр.

Шингэнд дүрсэн биеийг бүхэлд нь ёроолд нь шахахад Архимедийн хүч тэг болно гэдэг нь сонирхолтой юм.

Гидростатикийн үндсэн хуулийг нээсэн нь эртний шинжлэх ухааны хамгийн том ололт юм.

2. Архимедийн хуулийн томъёолол, тайлбар

Архимедийн хууль нь шингэн ба хийн тэдгээрт живсэн биед үзүүлэх нөлөөг тодорхойлдог бөгөөд гидростатик ба хийн статикийн үндсэн хуулиудын нэг юм.

Архимедийн хуулийг дараах байдлаар томъёолсон: шингэн (эсвэл хий) -д дүрсэн бие нь шингэний (эсвэл хий) жингийн жинтэй тэнцэх хөвөх хүчээр үйлчилдэг - энэ хүч нь шингэн (эсвэл хий) юм. дуудсан Архимедийн хүчээр:

,

Шингэний (хийн) нягтрал хаана байна, таталцлын хурдатгал, биеийн живсэн хэсгийн эзэлхүүн (эсвэл гадаргуугийн доор байрлах биеийн эзэлхүүний хэсэг).

Иймээс Архимедийн хүч нь зөвхөн биеийг дүрж буй шингэний нягт ба энэ биеийн эзэлхүүнээс хамаарна. Гэхдээ энэ нь жишээлбэл, шингэнд дүрсэн биеийн бодисын нягтралаас хамаардаггүй, учир нь энэ хэмжээ нь үүссэн томъёонд ороогүй болно.

Бие нь шингэнээр бүрэн хүрээлэгдсэн (эсвэл шингэний гадаргуутай огтлолцох) байх ёстой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жишээлбэл, Архимедийн хуулийг савны ёроолд байрладаг, ёроолд нь герметик хүрч байгаа шоонд хэрэглэх боломжгүй.

3. Архимедийн хүчний тодорхойлолт

Шингэн дэх биеийг түлхэх хүчийг энэ төхөөрөмжийг ашиглан туршилтаар тодорхойлж болно.

Бид жижиг хувин, цилиндр хэлбэртэй биеийг tripod дээр суурилуулсан булаг дээр өлгөдөг. Бид хаврын суналтыг tripod дээр сумаар тэмдэглэж, агаарт байгаа биеийн жинг харуулдаг. Биеийг өргөсний дараа бид ус зайлуулах хоолойн түвшинд шингэнээр дүүргэсэн ус зайлуулах хоолой бүхий шилийг байрлуулна. Үүний дараа бие нь бүхэлдээ шингэнд дүрнэ. Энэ тохиолдолд шингэний хэсэг нь биеийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний шингэнийг цутгах савнаас шилэн аяганд хийнэ. Пүршний заагч дээш өргөгдөж, хавар агших нь шингэн дэх биеийн жин буурч байгааг илтгэнэ. Энэ тохиолдолд таталцлын хүчний зэрэгцээ биеийг шингэнээс түлхэж гаргах хүч ч мөн адил үйлчилдэг. Хэрэв аяганаас шингэнийг хувин руу юүлвэл (жишээ нь, биеэс нүүлгэсэн шингэн) хаврын заагч анхны байрлалдаа буцаж ирнэ.

Энэ туршилт дээр үндэслэн шингэнд бүрэн дүрэгдсэн биеийг түлхэж буй хүч нь энэ биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү байна гэж дүгнэж болно. Шингэн (хий) дэх даралтын хэмжээ нь биеийг живүүлэх гүнээс хамааралтай байх нь шингэн эсвэл хийд дүрсэн аливаа биед нөлөөлж буй хөвөх хүч (Архимедийн хүч) үүсэхэд хүргэдэг. Бие шумбах үед таталцлын нөлөөгөөр доошоо хөдөлдөг. Архимедийн хүч нь үргэлж таталцлын хүчний эсрэг чиглэгддэг тул шингэн эсвэл хий дэх биеийн жин нь вакуум дахь биеийн жингээс үргэлж бага байдаг.

Энэхүү туршилт нь Архимедийн хүч нь биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү болохыг баталж байна.

4. Хөвөгч биетүүдийн нөхцөл байдал

Шингэн дотор байрлах биед босоо доош чиглэсэн таталцлын хүч, босоо дээш чиглэсэн Архимедийн хүч гэсэн хоёр хүч үйлчилдэг. Хэрэв эхэндээ хөдөлгөөнгүй байсан бол эдгээр хүчний нөлөөн дор бие махбодид юу тохиолдохыг авч үзье.

Энэ тохиолдолд гурван тохиолдол боломжтой:

1) Хэрэв таталцлын хүч Архимедийн хүчнээс их байвал бие доошоо бууж, өөрөөр хэлбэл живнэ.

, дараа нь бие нь живдэг;

2) Хэрэв таталцлын модуль нь Архимедийн хүчний модультай тэнцүү бол бие нь шингэний дотор ямар ч гүнд тэнцвэрт байдалд байж болно.

, дараа нь бие нь хөвдөг;

3) Хэрэв Архимедийн хүч нь таталцлын хүчнээс их байвал бие нь шингэнээс босох болно - хөвөх:

, дараа нь бие нь хөвдөг.

Хэрэв хөвөгч бие нь шингэний гадаргуугаас хэсэгчлэн цухуйж байвал хөвөгч биеийн дүрсэн хэсгийн эзэлхүүн нь шилжсэн шингэний жин нь хөвөгч биеийн жинтэй тэнцүү байна.

Шингэний нягт нь шингэнд дүрсэн биеийн нягтаас их байвал архимедын хүч таталцлаас их байна.

1) =— бие нь шингэн юм уу хий дотор хөвдөг; 2) >-бие нь живж, 3) < — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Таталцал ба Архимедийн хүчний хоорондын хамаарлын эдгээр зарчмуудыг тээвэрлэхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч нягт нь усны нягтралаас бараг 8 дахин их гангаар хийсэн асар том гол, далайн хөлөг онгоцууд усан дээр хөвдөг. Үүнийг зөвхөн хөлөг онгоцны харьцангуй нимгэн их бие нь гангаар хийсэн бөгөөд ихэнх эзэлхүүнийг агаар эзэлдэгтэй холбон тайлбарлаж байна. Усан онгоцны дундаж нягт нь усны нягтралаас хамаагүй бага байна; тиймээс энэ нь живэхээс гадна их хэмжээний ачааг тээвэрлэх боломжтой. Гол мөрөн, нуур, тэнгис, далайгаар аялах хөлөг онгоцууд нь янз бүрийн нягтралтай янз бүрийн материалаар хийгдсэн байдаг. Усан онгоцны их бие нь ихэвчлэн ган хавтангаар хийгдсэн байдаг. Усан онгоцонд хүч чадал өгдөг бүх дотоод бэхэлгээ нь металлаар хийгдсэн байдаг. Усан онгоц барихын тулд устай харьцуулахад өндөр, бага нягтралтай өөр өөр материалыг ашигладаг. Усан онгоцны усан доорх хэсгээс нүүлгэн шилжүүлсэн усны жин нь агаарт байгаа ачаатай хөлөг онгоцны жин эсвэл ачаатай хөлөг онгоцонд үйлчлэх таталцлын хүчтэй тэнцүү байна.

Агаарын нислэгийн хувьд агаарын бөмбөлгийг анх ашиглаж байсан бөгөөд өмнө нь халсан агаараар дүүргэж байсан бол одоо устөрөгч эсвэл гелитэй байдаг. Бөмбөгийг агаарт гаргахын тулд бөмбөгөнд нөлөөлж буй Архимедийн хүч (хөвөх чадвар) таталцлын хүчнээс их байх шаардлагатай.

5. Туршилт хийх

Төрөл бүрийн шингэн дэх түүхий өндөгний зан байдлыг судал.

Зорилго: хөвөх хүчний утга нь шингэний нягтаас хамаарна гэдгийг батлах.

Би нэг түүхий өндөг, янз бүрийн шингэн авсан (Хавсралт 1):

Ус нь цэвэр;

Давстай ханасан ус;

Наран цэцгийн тос.

Эхлээд би түүхий өндөгийг цэвэр ус руу буулгав - өндөг живсэн - "доороос живсэн" (Хавсралт 2). Дараа нь би нэг аяга цэвэр усанд нэг халбага ширээний давс нэмсэн бөгөөд үр дүнд нь өндөг хөвдөг (Хавсралт 3). Эцэст нь би өндөгийг наранцэцгийн тостой шилэн аяганд буулгав - өндөг ёроол руу живэв (Хавсралт 4).

Дүгнэлт: эхний тохиолдолд өндөгний нягт нь усны нягтралаас их байдаг тул өндөг живсэн байна. Хоёр дахь тохиолдолд давстай усны нягт нь өндөгний нягтаас их байдаг тул өндөг нь шингэнд хөвдөг. Гурав дахь тохиолдолд өндөгний нягтрал нь наранцэцгийн тосны нягтралаас их байдаг тул өндөг нь живсэн байна. Тиймээс шингэний нягтрал их байх тусам таталцлын хүч бага байх болно.

2. Усан дахь хүний ​​биед үзүүлэх Архимед хүчний үйлчлэл.

Хүний биеийн нягтыг туршилтаар тодорхойлж, цэнгэг болон далайн усны нягттай харьцуулж, хүний ​​усанд сэлэх үндсэн чадварын талаар дүгнэлт гаргах;

Агаар дахь хүний ​​жин ба усан дахь хүнд үйлчлэх Архимедийн хүчийг тооцоол.

Эхлээд жингээ жингээр хэмжсэн. Дараа нь тэр биеийн эзэлхүүнийг (толгойн эзэлхүүнгүйгээр) хэмжсэн. Үүнийг хийхийн тулд би ваннд хангалттай хэмжээний ус асгасан тул усанд орохдоо би бүрэн усанд автсан (толгойноос бусад). Дараа нь би сантиметр соронзон хальсны тусламжтайгаар ванны дээд ирмэгээс усны түвшин хүртэлх зайг ℓ 1, дараа нь усанд дүрэх үед ℓ 2 гэж тэмдэглэв. Үүний дараа урьдчилан бэлтгэсэн гурван литрийн савыг ашиглан би ℓ 1-ээс ℓ 2-р түвшин хүртэл ваннд ус асгаж эхлэв - би нүүлгэн шилжүүлсэн усны хэмжээг ингэж хэмжсэн (Хавсралт 5). Би нягтралыг дараах томъёогоор тооцоолсон.

Агаар дахь биед үйлчлэх таталцлын хүчийг дараах томъёогоор тооцоолсон: , энд чөлөөт уналтын хурдатгал ≈ 10 байна. Хөвөх хүчний утгыг 2-р зүйлд тодорхойлсон томъёогоор тооцоолсон.

Дүгнэлт: Хүний бие цэвэр уснаас илүү нягт байдаг нь усанд живдэг гэсэн үг юм. Далайн усны нягтрал их байдаг тул хөвөх хүч нь илүү их байдаг тул хүн далайд усанд сэлэх нь голоос илүү хялбар байдаг.

Дүгнэлт

Энэ сэдвээр ажиллах явцад бид маш олон шинэ, сонирхолтой зүйлийг сурсан. Бидний мэдлэгийн хүрээ зөвхөн Архимедийн хүч чадлын үйл ажиллагааны талбарт төдийгүй амьдралд хэрэглэгдэх тал дээр нэмэгдсэн. Ажил эхлэхийн өмнө бид энэ талаар нарийн ойлголттой байсангүй. Туршилтын явцад бид Архимедийн хуулийн үнэн зөвийг туршилтаар баталж, хөвөх хүч нь биеийн эзэлхүүн ба шингэний нягтаас хамаардаг болохыг олж мэдсэн бөгөөд шингэний нягтрал их байх тусам Архимедийн хүч их байх болно. Шингэн дэх биеийн үйл ажиллагааг тодорхойлдог хүч нь биеийн масс, эзэлхүүн, шингэний нягтаас хамаарна.

Гүйцэтгэсэн туршилтуудаас гадна Архимедийн хүчийг нээсэн тухай, биетүүдийн хөвөгч байдал, аэронавтикийн талаархи нэмэлт ном зохиолуудыг судалсан.

Та нарын хүн нэг бүр гайхалтай нээлт хийх боломжтой бөгөөд үүний тулд танд тусгай мэдлэг, хүчирхэг төхөөрөмж байх шаардлагагүй. Бид зүгээр л эргэн тойрныхоо ертөнцийг бага зэрэг анхааралтай ажиглаж, дүгнэлт хийхдээ арай бие даасан байх хэрэгтэй бөгөөд нээлтүүд таныг хүлээхгүй болно. Ихэнх хүмүүс эргэн тойрныхоо ертөнцийг судлах дургүй байдаг нь сониуч хүмүүст хамгийн гэнэтийн газруудад маш их боломжийг үлдээдэг.

Ном зүй

1. Сургуулийн хүүхдүүдэд зориулсан туршилтын том ном - М.: Росман, 2009. - 264 х.

2. Википедиа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Archimedes_Law.

3. Перелман Я.И. Хөгжилтэй физик. - ном 1. - Екатеринбург.: Диссертаци, 1994.

4. Перелман Я.И. Хөгжилтэй физик. - ном 2. - Екатеринбург.: Диссертаци, 1994.

5. Перышкин А.В. Физик: 7-р анги: Боловсролын байгууллагуудын сурах бичиг / A.V. Перышкин. - 16 дахь хэвлэл, хэвшмэл ойлголт. - М .: Bustard, 2013. - 192 х.: өвчтэй.

Хавсралт 1

Хавсралт 2

Хавсралт 3

Хавсралт 4

Пермякова Юлия

Миний төслийн сэдэв бол “Хөвөгч биетүүд”.

Ажлын зорилго : Архимедийн хуулийг судлах, хөвөгч биетүүдийн нөхцөл, онцлогийг олж мэдэх, туршилтаар турших.

Татаж авах:

Урьдчилан үзэх:

Хотын боловсролын байгууллага "Аюулгүй байдлын сургууль s. Дороговиновка, Саратов мужийн Пугачевский дүүрэг"

ТӨСӨЛ

физикт

"Хөвөгч биетүүд" сэдвээр

7-р ангийн сурагч

Ерөнхий боловсролын сургуулийн хотын боловсролын байгууллага s. Дороговиновка

Пермякова Юлия Багш: Коннова И.В.

С.Дороговиновка

2014 он

I. Оршил

Миний төслийн сэдэв бол “Хөвөгч биетүүд”.

Ажлын зорилго: Архимедийн хуулийг судлах, хөвөгч биетүүдийн нөхцөл, онцлогийг олж мэдэх, туршилтаар турших.

Даалгаварууд:

1. Энэ сэдвээр уран зохиол сонгож, судлах.
2. Архимедийн хуулийг нээсэн түүхийн талаар ярина уу.
3. Архимедийн хүч байгааг нотлох.
4. Биеийн хөвөх нөхцөлийг туршилтаар туршина.

II. ГОЛ ХЭСЭГ

1. Онолын хэсэг

1.1. Архимедийн тухай

Архимед МЭӨ 287 онд Грекийн Сиракуз хотод төржээ. д., тэр бараг бүх насаараа амьдарч, шинжлэх ухааны үйл ажиллагаа эрхэлж байсан газар. Тэрээр эхлээд өөрийн аав, одон орон судлаач, математикч Фидиастай хамт суралцаж, дараа нь Египетийн удирдагчид Грекийн шилдэг эрдэмтэн, сэтгэгчдийг цуглуулсан Александри хотод суралцаж, дэлхийн хамгийн алдартай, хамгийн том номын санг байгуулжээ. Энд, Александрия хотод Архимед Евклидийн шавь нартай уулзаж, амьдралынхаа туршид идэвхтэй захидал харилцаатай байсан. Энд тэрээр Демокрит, Евдокс болон бусад эрдэмтдийн бүтээлийг эрчимтэй судалжээ.

Александрид суралцсаны дараа Архимед Сиракуз руу буцаж ирээд эцэг, ордны одон орон судлаачийн албан тушаалыг өвлөн авсан.

Онолын хувьд энэ агуу эрдэмтний бүтээл нүд гялбам олон талт байсан. Архимедийн гол бүтээлүүд нь математик (геометр), физик, гидростатик, механикийн янз бүрийн практик хэрэглээтэй холбоотой байв. Тэрээр мөн олон практик асуудлыг шийдвэрлэхэд авьяас чадвараа ашигласан зохион бүтээгч инженер байсан.

Архимедийн арван гурван зохиол бидэнд хүрчээ. Тэдгээрийн хамгийн алдартай нь "Бөмбөлөг ба цилиндрийн тухай" (хоёр номонд) Архимед бөмбөрцгийн гадаргуугийн талбай нь түүний хамгийн том хөндлөн огтлолын талбайгаас 4 дахин их болохыг тогтоожээ. Архимедийн ажил нь муруйгаар хязгаарлагдсан дүрсүүдийн талбайн тооцоо, дурын хавтгайгаар хязгаарлагдсан биеийн эзэлхүүний тооцооноос бүрддэг тул Архимедийг хоёр мянган жилийн дараа үүссэн интеграл тооцооллын эцэг гэж үзэж болно.

Бөмбөрцөг болон түүний эргэн тойронд хүрээлэгдсэн цилиндрийн эзэлхүүн хоорондоо 2:3 харьцаатай байдгийг Архимед хамгийн чухал нээлт гэж үзсэн гэж тэд хэлэв. Архимед найзуудаасаа энэхүү нотлох баримтыг булшны чулуун дээрээ байрлуулахыг хүсэв.

Архимед мөн тойргийн квадратын асуудлыг шийдэхийг хичээсэн бөгөөд энэ талаар гайхалтай үр дүнд хүрч, тэдгээрийг "Тойрог хэмжих тухай" бүтээлд нэгтгэв.

1. Тойргийн талбай нь тойргийн урт ба радиустай тэнцүү хөлтэй тэгш өнцөгт гурвалжны талбайтай тэнцүү (πr 2).

2. Тойргийн талбай нь түүний эргэн тойронд хүрээлэгдсэн талбайн талбайтай 11:14 харьцаатай байна.

3. Тойрог болон диаметрийн харьцаа илүү байнаба бага.

Архимед анх удаа "pi" тоог тойргийн диаметртэй харьцуулсан харьцааг тооцоолж, энэ нь ямар ч тойрогт адилхан болохыг баталжээ.

Архимед мөн нийлбэр нь хязгааргүй болохыг олж мэдсэнгеометрийн прогрессхуваагчтай . Математикийн хувьд энэ бол хязгааргүй байдлын анхны жишээ юмэгнээ.

Куб тэгшитгэл болгон бууруулсан бодлогыг судалж байхдаа Архимед шинж чанарын үүргийг олж нээсэн бөгөөд үүнийг хожим дискриминант гэж нэрлэсэн.

Архимед гурвалжны талбайг гурван талаас нь тодорхойлох томьёотой байсан (Героны томъёог буруу гэж нэрлэдэг).

Математикийн хөгжилд түүний "Псаммит" - "Элсний ширхэгийн тухай" эссэ нь одоо байгаа тооны системийг хэрхэн ашиглаж байгааг харуулсан гол үүрэг гүйцэтгэсэн.Та дур зоргоороо их тоог илэрхийлж болно. Үзэгдэх орчлон дахь элсний ширхэгийн тоог тоолох асуудлыг тэрээр өөрийн үндэслэл болгон ашигладаг. Ийнхүү нууцлаг "хамгийн том тоо" байгаа тухай тэр үеийн үзэл бодлыг үгүйсгэв" Архимедийн зохион бүтээсэн бүхэл тоонуудыг нэрлэх системийг бид одоо ч ашигладаг.

Жагсаалтад орсон шинжлэх ухааны нээлтүүд нь Архимедийн ажлын багахан хэсэг юм. Үүнийг арабууд, дараа нь Баруун Европын эрдэмтэд хичээнгүйлэн орчуулж, тайлбар хийсэн.

Физикийн шинжлэх ухаанд Архимед таталцлын төвийн тухай ойлголтыг гаргаж, статик ба гидростатикийн шинжлэх ухааны зарчмуудыг тогтоож, физикийн судалгаанд математикийн аргуудыг ашигласан жишээг үзүүлэв. Статикийн үндсэн зарчмуудыг "Хавтгай дүрсүүдийн тэнцвэрт байдлын тухай" эссед тусгасан болно. Архимед зэрэгцээ хүчийг нэмэхийг авч үзэж, янз бүрийн дүрсийн хүндийн төвийн үзэл баримтлалыг тодорхойлж, хөшүүргийн хуулийн гарал үүслийг өгсөн. Шинжлэх ухаанд түүний нэрээр орж ирсэн алдартай гидростатик хуулийг (Архимедийн хууль) "Хөвөгч биетүүдийн тухай" зохиолд томъёолсон болно.

Тэрээр "Надад тулгуур цэг өг, би дэлхийг хөдөлгөе" гэсэн алдартай хэллэгийг хөлөг онгоцны буулттай холбон илэрхийлсэн бололтой"Сиракосиа" ус руу. Ажилчид энэ хөлөг онгоцыг хөдөлгөж чадсангүй. Тэдэнд Архимед тусалсан бөгөөд тэрээр блокуудын системийг (дамар өргөгч) бүтээсэн бөгөөд түүний тусламжтайгаар хаан өөрөө энэ ажлыг хийжээ.

1.2. Архимедийн хууль

Домогт өгүүлснээр хаанХиеро Архимедэд өөрийн титэм нь цэвэр алтаар хийгдсэн эсэх, эсвэл үнэт эдлэлийн эзэн алтны нэг хэсгийг мөнгөөр ​​хайлуулж авсан эсэхийг шалгахыг тушаажээ. Энэ асуудлыг эргэцүүлэн бодож байхдаа Архимед нэг удаа халуун усны газар орж, усанд орохдоо халих усны хэмжээ нь түүний биед нүүлгэсэн усны хэмжээтэй тэнцэж байгааг анзаарчээ. Энэхүү ажиглалт нь Архимедийг титмийн асуудлыг шийдэхэд түлхэц болсон бөгөөд тэрээр нэг ч секундын турш эргэлзэлгүйгээр ваннаас үсрэн гарч, нүцгэн байгаа мэт гэр лүүгээ гүйж, нээлтийнхээ талаар хамгийн өндөр дуугаар хашгирч: "Эврика! Эврика!" (Грекээр: “Олдсон! Олдсон!”).

Усанд живсэн биед тодорхой хүч үйлчилдэг гэдгийг хүн бүр сайн мэддэг: хүнд бие нь хөнгөн болдог - жишээлбэл, усанд ороход бидний бие. Гол мөрөн эсвэл далайд сэлж байхдаа та маш хүнд чулууг ёроолын дагуу хялбархан өргөж, хөдөлгөж болно - газар дээр өргөх боломжгүй; ижил үзэгдэл нь ямар нэг шалтгаанаар халим эрэг дээр угааж байх үед ажиглагддаг - амьтан усан орчноос гадуур хөдөлж чадахгүй - жин нь булчингийн тогтолцооны чадвараас давсан байдаг. Үүний зэрэгцээ хөнгөн жинтэй бие нь усанд дүрэхийг эсэргүүцдэг: жижиг тарвасны хэмжээтэй бөмбөгийг живүүлэх нь хүч чадал, ур чадвар шаарддаг; Хагас метр диаметртэй бөмбөгийг дүрэх боломжгүй байх магадлалтай. Бие яагаад хөвдөг (мөн өөр нэг живдэг) нь түүнд дүрсэн биед үзүүлэх шингэний нөлөөтэй нягт холбоотой байдаг гэсэн асуултын хариулт нь ойлгомжтой юм; Хөнгөн биетүүд хөвж, хүнд нь живдэг гэсэн хариултанд сэтгэл хангалуун байж чадахгүй: ган хавтан нь мэдээжийн хэрэг усанд живэх болно, гэхдээ хэрэв та түүнээс хайрцаг хийвэл тэр хөвж болно; Гэсэн хэдий ч түүний жин өөрчлөгдөхгүй.

Усанд живсэн биед шингэнээс үйлчлэх хүчний мөн чанарыг ойлгохын тулд энгийн жишээг авч үзэхэд хангалттай (Зураг 1).

Шоо нь усанд дүрж, ус болон шоо хоёулаа хөдөлгөөнгүй байдаг. Хүнд шингэн дэх даралт нь гүнтэй харьцуулахад нэмэгддэг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд шингэний өндөр багана нь суурин дээр илүү хүчтэй дарах нь тодорхой юм. Энэ даралт нь зөвхөн доошоо төдийгүй хажуу тийш, дээшээ ижил эрчимтэй ажилладаг - энэ бол Паскалийн хууль юм.

Хэрэв бид шоо дээр ажиллаж буй хүчийг авч үзвэл (Зураг 1), дараа нь илэрхий тэгш хэмийн улмаас эсрэг талын нүүрэн дээр ажиллаж буй хүчнүүд тэнцүү бөгөөд эсрэг чиглэлд чиглэсэн байдаг - тэд шоо шахахыг оролддог боловч түүний тэнцвэр, хөдөлгөөнд нөлөөлж чадахгүй. . Дээд ба доод нүүрэн дээр ажилладаг хүчнүүд хэвээр байна. Гүн дэх даралт нь шингэний гадаргуугаас их байдаг тул ба, ба , дараа нь > . F 2 ба F 1 хүчнээс хойш эсрэг чиглэлд чиглүүлсэн бол тэдгээрийн үр дүн нь F зөрүүтэй тэнцүү байна 2 – F 1 ба илүү их хүчний чиглэлд, өөрөөр хэлбэл дээш чиглэсэн байдаг. Үүний үр дүнд Архимедийн хүч, өөрөөр хэлбэл биеийг шингэнээс түлхэж буй хүч юм.

Архимедийн хууль

Архимедийн хуулийг дараах байдлаар томъёолсон.Шингэн (эсвэл хий) дотор байрлах бие нь шингэн (эсвэл хий) нь биеэс нүүлгэсэн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний жин алддаг.

1.3. Хөвөгч хүч юунаас хамаардаг вэ?

Шингэн дэх биеийн төлөв байдал нь таталцлын модулиуд F хоорондын хамаарлаас хамаарнаТ ба Архимедийн хүч ФА энэ биед үйлчилдэг. Дараах гурван тохиолдол байж болно.

1. F t > F A – бие нь живсэн;
2. F t = F A - бие нь шингэнд хөвдөг;
3. Ф т А – бие нь шингэний гадаргуу дээр хөвж эхлэх хүртэл дээшээ хөвдөг.

Мөн шингэн дэх биеийн байдал нь биеийн болон шингэний нягтын харьцаанаас хамаардаг. Тиймээс шингэн дэх биеийн үйл ажиллагааг тодорхойлохын тулд бид нягтыг харьцуулж болнобие ба шингэн. Энэ тохиолдолд гурван нөхцөл байдал бас боломжтой:

1. Биеийн ρ > шингэний ρ – бие живнэ
2. ρ бие = ρ шингэн – бие нь хөвдөг
3. бие ρ шингэн - бие дээшээ хөвж байна.

Жишээ хэлье.

Төмрийн нягт - 7800 кг / м 3 , усны нягтрал – 1000 кг/м 3 . Энэ нь нэг хэсэг төмөр усанд живнэ гэсэн үг юм. Мөсний нягт - 900 кг / м 3 , усны нягтрал – 1000 кг/м 3 , тиймээс мөс усанд живдэггүй бөгөөд хэрэв та үүнийг усанд хаявал гадаргуу дээр хөвж, хөвж эхэлнэ.

2. Практик хэсэг

2.1. Архимедийн хүч байгаагийн баталгаа

Туршилт хийцгээе: динамометрээс дүүжлэгдсэн цилиндрийг авч, энэ цилиндрийн жинг хэмжинэ. Устай саванд дүрье. Дахин жинлэе. Цилиндрийн жин илүү хөнгөн болсныг бид анзаарсан.

Туршилтыг өөр биетэй - олон тооны түлхүүрээр давтъя. Усанд дүрсэн боодлын жин дахин багасав.

Дүгнэлт: шингэнд дүрсэн аливаа биед Архимедийн хүч гэж нэрлэгддэг хөвөх хүч үйлчилдэг.

2.2. Архимедийн хүчийг тооцоолох

Хөөх хүчийг тооцоолъё.

Үүнийг хийхийн тулд агаарт байгаа биеийн жинг хэмжиж, дараа нь ижил биеийн жинг хэмжинэ, гэхдээ бүрэн усанд дүрнэ. Эдгээр хүчний хоорондын ялгаа нь Архимедийн хүчний үнэ цэнэ байх болно.

F A = ​​P агаарт. – усанд P.

Үгүй бол шингэний нягт ба энэ шингэнд дүрсэн биеийн эзэлхүүнийг мэдэх замаар Архимедийн хүчийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

F A =g ρ f V t

2.3. Таталцал ба Архимедийн хүчний харьцуулалт

Туршилт хийцгээе.

Биеийг авч үзье - тодорхой хэмжээний элстэй хөөс. Энэ биед үйлчлэх таталцлын хүч болон Архимедийн хүчийг тодорхойлъё. Тэднийг харьцуулж үзье. Дараах тохиолдолд бид үүнийг харж байна:

F t > F A – бие нь живсэн;

F t = F A - бие нь шингэнд хөвдөг;

Ф т А - бие дээшээ хөвж байна

Дүгнэлт: шингэн дэх биеийн төлөв байдал нь таталцлын модулиуд F хоорондын хамаарлаас хамаарнаТ ба Архимедийн хүч ФА энэ биед үйлчилдэг.

2.4 Шингэн ба хатуу бодисын нягтын харьцуулалт

Дахиад нэг туршилт хийцгээе. Нягт нь усны нягтаас бага эсвэл их биеийг авч үзье. Тэднийг усанд дүрцгээе. Бид үүнийг харах болно"Шингэнгээс хүнд биетүүд доош буулгаж, ёроолд нь хүртлээ улам гүн живж, шингэнд байхдаа биеийн жингийн хэмжээгээр шингэний жингийн хэмжээгээр жингээ алддаг. ” -Архимедийн хэлсэнчлэн.

Дүгнэлт: Шингэн дэх биеийн байдал нь бие ба шингэний нягтын харьцаанаас хамаарна.

2.5 Янз бүрийн нягттай шингэн дэх биед үйлчлэх Архимед хүчний харьцуулалт

Туршилт хийцгээе: өөр өөр нягтралтай хоёр шингэнийг ав: шампунь, цэвэр ус, нэг ширхэг хуванцар. Пластилин дээр үйлчлэх хөвөх хүчийг тодорхойлъёшингэн тус бүрийн хэсэг дээр. Архимедийн хүч өөр болсныг бид харах болно: өндөр нягтралтай шингэн (шампунь) нь бага нягтралтай шингэнээс (цэвэр ус) илүү их байдаг.

Хичээл 48

Сэдэв: "Архимедийн хууль"

Хичээлийн зорилго: Архимедийн хүчийг тооцоолох дүрмийг гаргаж авах
Хичээлийн үеэр

1. 
   Гэрийн даалгавраа шалгаж байна

1. 
   Төрийн Паскалийн хууль (Шингэн эсвэл хийд үзүүлэх даралтыг аль ч цэгт бүх чиглэлд тэнцүү дамжуулдаг)
2. 
   Паскалийн хуульд үндэслэн шингэнд дүрсэн биед хөвөх хүч үйлчилж байгааг хэрхэн батлах вэ? (Шингэнд дүрсэн биеийн дээд гадаргуу дээрх даралт нь түүний доод гадаргуу дээрх шингэний даралтаас бага байна. Хажуугийн гадаргуу дээрх даралтын хүч нь Паскалийн хуулийн дагуу ижил байна. Доороос ирэх даралт нь шингэний даралтаас давсан байна. дээш, биеийг гадаргуу руу түлхэх хандлагатай байдаг.
3. 
   Шингэн эсвэл хий дэх биед хөвөх хүч үйлчилдэг гэдгийг туршилтаар хэрхэн харуулах вэ? (Ачаа эсвэл биеийг эхлээд агаарт, дараа нь шингэнд жинлэнэ. Шингэн эсвэл хий дэх биеийн жин нь хөвөх хүчний улмаас бага байх болно.
4. 
   Хөвөх хүчний чиглэл юу вэ? (Биеийг шингэн эсвэл хийнээс түлхэж буй хүч нь энэ биед үйлчлэх таталцлын хүчний эсрэг чиглэнэ)

Шингэн дотор дүрсэн биед үйлчлэх хөвөх хүчний хэмжээг тооцоолох илэрхийлэл бич. (Хөвөх хүчний илэрхийлэлийг тооцоолъё. F out = F 2 – F 1. Параллелепипедийн дээд ба доод гадаргууд үйлчлэх F 2 ба F 1 хүчийг тэдгээрийн S 2 ба S 1 талбай, шингэнийг мэдэж тооцоолж болно. Эдгээр ирмэгүүдийн түвшинд p 1 ба p 2 даралт. Эндээс бид томъёог авна.

F 1 = p 1 S 1; F 2 = p 2 S 2; p 1 = ρ f ∙gh 1 тул; p 2 = ρ f ∙gh 2; ба S 1 = S 2 = S, энд S нь параллелепипедийн суурийн талбай юм. Дараа нь F out = F 2 – F 1 = ρ t ∙gh 2 S – ρ t ∙gh 1 S = ρ t ∙gS (h 2 – h 1) = ρ t ∙gS h, энд h нь параллелепипедийн өндөр. .

Харин S h= V, V нь параллелепипедийн эзэлхүүн, ρ f V = m f нь параллелепипед дэх шингэний масс юм. Тиймээс F гарч. = ρ f gV = gm f = P f. , өөрөөр хэлбэл хөвөх хүч нь түүнд дүрсэн биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү байна.)

1. 
   Шинэ материал сурах.

Биеийг шингэнд дүрэх үед түүний нэг хэсэг нь шилжинэ. Нүүлгэн шилжүүлсэн шингэний эзэлхүүн нь дүрсэн биеийн эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Туршилтаар хөвөх хүчний утгыг тодорхойлъё. Энэхүү туршилтыг ашиглан шингэн дэх биед үйлчлэх хүчний тоон утга, хөвөх хүч нь биеийн живэх гүнээс хамааралтай болохыг нотолж байна. Тиймээс шингэн дэх биеийг түлхэж буй хүчийг тооцоолж болно. Зураг дээрх туршилт. 139 сурах бичиг. Жижиг хувин, цилиндр хэлбэртэй биеийг булагнаас түдгэлзүүлсэн. Пүршний суналтыг tripod дээрх сумаар заана. Одоогийн байдлаар энэ нь агаарт байгаа биеийн жинг харуулж байна. Биеийг өргөсний дараа бид цутгах хоолойн түвшинд шингэнээр дүүргэсэн цутгах савыг орлуулна. Дараа нь бид бүх биеийг шингэнд дүрнэ. Үүний зэрэгцээ шингэний хэсэг нь биеийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний цутгах саваар дамжин шил рүү цутгаж байгааг бид ажиглаж байна. Хаврын заагч дээшлэх нь шингэн дэх биеийн жин буурч байгааг харуулж байна. Энэ тохиолдолд таталцлаас гадна биеийг шингэнээс шахах хүч ч бас нөлөөлдөг. Хэрэв та аяганаас шингэнийг хувин руу асгавал хаврын заагч анхны байрлалдаа буцаж ирнэ.

Энэ туршлага дээр үндэслэн бид дараахь зүйлийг дүгнэж болно. шингэнд бүрэн дүрэгдсэн биеийг шахаж гаргах хүч нь энэ биеийн эзэлхүүн дэх шингэнтэй тэнцүү байна. Аливаа хийд дүрэгдсэн биетүүдийн талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно. Биеийг хийнээс гаргах хүч нь мөн биеийн эзэлхүүн дэх хийн жинтэй тэнцүү байна.

Биеийг шингэн эсвэл хийнээс шахаж гаргах хүчийг Архимедийн хүч гэнэ, Хөвөгч хүч байдгийг анхлан онцолж, түүний үнэ цэнийг тооцоолсон эртний Грекийн эрдэмтэн Архимедийн дурсгалд зориулж. Архимедийн хуулинд: хэрэв биеийг шингэн (эсвэл хий) -д дүрж авбал тэр шингэн (эсвэл хий) жингийн хэмжээгээрээ жингээ хасдаг.
Дээрх туршилт дээр үндэслэн тооцоолъё: Архимедийн хүч нь биеийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү, өөрөөр хэлбэл F A = ​​P l = gm l. Шингэний массыг эзэлхүүн ба нягтаар нь илэрхийлье, өөрөөр хэлбэл. m f = ρ f ∙V t Иймээс Архимедийн хүч нь биеийг дүрж буй шингэний нягт болон биеийн эзэлхүүнээс хамаарна. Архимедийн хүч нь шингэнд дүрсэн биеийн бодисын нягтаас хамаардаггүй тул үүссэн томъёонд энэ хэмжээ ороогүй гэдгийг анхаарна уу.

Одоо шингэн эсвэл хийд дүрсэн биеийн жинг тодорхойлъё. Биед үйлчлэх хоёр хүч нь таталцал бөгөөд Архимедийн хүч нь эсрэг чиглэлд чиглэгддэг тул P 1 шингэн дэх биеийн жин нь вакуум дахь биеийн жин P = gm-ээс бага байх болно (m нь биеийн жин юм. бие) Архимедийн хүчээр F A = ​​gm w ( m l - шингэн эсвэл хийн масс) биед шилжсэн, өөрөөр хэлбэл P 1 = P - F A эсвэл P 1 = gm - gm l.

Тиймээс:

Хэрэв Архимедийн хүч таталцлаас бага бол (F A
- хэрэв Архимедийн хүч нь таталцлын хүчтэй (F A = ​​gm) тэнцүү бол бие нь хөвөх болно;

Хэрэв Архимедийн хүч нь таталцлын хүчнээс (F A > gm) их байвал бие хөвөх болно.

1. 
   Сурсан зүйлээ нэгтгэх

Асуудал шийдэх

1. Мөсөн бүрхүүлийн талбай – 4 м2, зузаан – 0,25 м. Мөсний дунд хүн зогсож 700 Н таталцлын хүч үйлчилбэл мөсөнд бүрэн живэх үү? Мөсний нягт 900 кг / м 3, усны нягт 1000 кг / м 3 байна.

F өндөр = ρ f gV

V= Sh = 4x0.25 = 1.0м3; F = F t l + F t w = (0.25м ∙900кг/м 3 ∙1м 3)+ (0.25м ∙1000кг/м 3 ∙1м 3)= 475Н. 700N >475 N. Хариулт: мөс живэхгүй.

2. 2 м-ийн эзэлхүүнтэй бетонон хавтанг усанд дүрнэ. Усанд байлгахын тулд хэр их хүч хэрэглэх ёстой вэ? Агаарт?

1. 
   Гэрийн даалгавар

1. 
   § 49, догол мөрийн асуултууд
2. 
   Дасгал 24 (1-3)

Архимедийн хүч нь биеийн бүх хэсэгт шингэний даралтын хүчний үр дүн гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Зураг дээр. 22.5-д дурын хэлбэрийн биетийн хувьд ижил талбайн хэсгүүдэд үйлчлэх хүчийг бүдүүвчээр дүрсэлсэн болно. Гүн нэмэгдэх тусам эдгээр хүч нэмэгддэг тул бүх даралтын хүчний үр дүн дээшээ чиглэнэ.

Цагаан будаа. 22.5. Дурын хэлбэртэй биетийн тухай Архимедийн хуулийн нотолгоо руу

Одоо шингэнд дүрсэн биеийг нягтралыг нь хадгалан "хатуурсан" ижил шингэнээр оюун ухаанаараа солицгооё (Зураг 22.5, б). Архимедийн хүч нь энэ биетэй адил "бие" дээр үйлчилнэ: эцэст нь энэ "бие" -ийн гадаргуу нь сонгосон шингэний эзэлхүүний гадаргуутай давхцаж, гадаргуугийн янз бүрийн хэсэгт даралтын хүч ижил хэвээр байна. .

Нэг шингэн дотор "хөвөгч" шингэний хуваарилагдсан хэмжээ тэнцвэрт байдалд байна. Энэ нь таталцлын хүч F t ба түүн дээр үйлчилж буй Архимедийн хүч F А нь бие биенээ тэнцвэржүүлдэг, өөрөөр хэлбэл хэмжээ нь тэнцүү бөгөөд эсрэгээр чиглэсэн байна (Зураг 22.5, в). Амрах биеийн хувьд таталцлын хүч нь жинтэй тэнцүү бөгөөд энэ нь Архимедийн хүч нь хуваарилагдсан шингэний эзэлхүүний жинтэй тэнцүү гэсэн үг юм. Энэ бол биеийн дүрсэн хэсгийн эзэлхүүн юм: эцэст нь бид үүнийг оюун ухаанаараа шингэнээр сольсон юм.

Тиймээс, Архимедийн хүч нь дурын хэлбэртэй биед үйлчилдэг бөгөөд энэ нь биеийг эзэлдэг эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцэхүйц хэмжээтэй болохыг нотолсон.

Дээрх нотолгоо бол бодлын туршилтын жишээ юм. Энэ бол олон эрдэмтдийн дуртай сэтгэх арга техник юм. Галилео сэтгэлгээний туршилтанд онцгой дуртай байв. Гэхдээ бодлын туршилтын үр дүнд олж авсан дүгнэлтийг бодит туршилтаар баталгаажуулах ёстой: эцсийн эцэст аливаа бодлын туршилтанд зайлшгүй байх үндэслэл, таамаглалуудын тусламжтайгаар алдаа гаргаж болно. Тиймээс бид Архимедийн хуулийн өгөгдсөн онолын нотолгоогоор хязгаарлагдахгүй, мөн адил үзэсгэлэнтэй туршилтыг ашиглан туршиж үзэх болно.

Туршлагаа оруулъя

Рашаанаас хоосон хувин (энэ нь Архимедийн хувин гэж нэрлэгддэг), тэндээс дурын хэлбэрийн жижиг чулууг өлгөцгөөе (Зураг 22.6, а). Булгийн суналтыг тэмдэглэж, ус зайлуулах хоолойн түвшинд ус цутгаж байгаа чулуун доор савыг байрлуулцгаая (Зураг 22.6, b). Чулууг бүрэн дүрэх үед түүний нүүлгэн шилжүүлсэн ус цутгах хоолойгоор дамжин шил рүү цутгана. Хөвөгч хүчний үйлчлэлээс болж булгийн суналт багассаныг бид анзаарах болно.

Цагаан будаа. 22.6. Туршлагаас харахад Архимедийн хүч нь биеэс нүүлгэсэн усны жинтэй тэнцүү байна

Одоо шилнээс чулуугаар нүүлгэсэн усыг Архимедийн хувин руу юүлж үзье - үүнийг хийснээр бид чулууны жин дээр нүүлгэн шилжүүлсэн усны жинг яг нарийн нэмнэ. Мөн бид булгийн суналт нь чулууг усанд дүрэхээс өмнөхтэй адил болсон болохыг харах болно (Зураг 22.6, в). Энэ нь Архимедийн хүч нь чулуугаар нүүлгэсэн усны жинтэй тэнцүү гэсэн үг юм!

Хэрэв бид туршилтыг давтаж, чулууг зөвхөн хэсэгчлэн усанд дүрвэл, энэ тохиолдолд Архимедийн хүч нь чулуугаар нүүлгэсэн усны жинтэй тэнцүү болохыг харах болно.

9-р лабораторийн ажилд та Архимедийн хуулийг туршилтаар шалгах боломжтой болно.