Википедија

Архимедов закон — разлика између измена

Интерактиван преглед историје
← Старија изменаНовија измена →
Садржај обрисан Садржај додат
ВизуелноВикитекст
м Разне исправке; козметичке измене
Ред 1:
'''Архимедов закон''' гласи: на свако тело потопљено у [[течност]] делује сила [[потисак|потиска]] која је једнака [[тежина|тежини]] телом истиснуте течности и делује у смеру на горе у центру масе истиснуте течности.<ref name="khanacademy">[https://www.khanacademy.org/science/physics/fluids/buoyant-force-and-archimedes-principle/a/buoyant-force-and-archimedes-principle-article What is buoyant force?]</ref> Другим речима, тело потопљено у течност бива лакше за колико износи тежина истиснуте течности. Ово је основни закон [[хидростатика|хидростатике]] (и аеростатике). Овај закон је општи и важи за све [[флуид]]е, значи и гасове, али је прво откривен код течности.
 
Овај принцип је разлог зашто чамци пливају и ваздушни балони лете. Ако је сила потиска једнака тежини тела, тело је у мировању. Овај закон је формулисао [[Архимед]] of [[Syracuse,_Sicily Sicily|Сиракузе]].<ref name="acottLaw">{{Cite journal|authorlast=Acott, |first=Chris |title=The diving "Law-ers": A brief resume of their lives. |journal=[[South Pacific Underwater Medicine Society Journal]] |volume=29 |issue=1 |year=1999 |issn=0813-1988 |oclc=16986801 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/5990 |accessdate=2009-06-13. 06. 2009 }}</ref>
 
== Силе у флуидима ==
На једно тело у флуиду делују две силе и оне се представљају као вектори који делују на тежиште тела. Потисак у хомогеном флуиду се описује се:
 
:<math>F_A=\rho_{flu} \ g \ V </math>
 
где је &rho;ρ<sub>flu</sub> [[густина]] флуида, ''g'' [[земљино убрзање]] и ''V'' је запремина истиснуте течности (једнако је запремини тела). Поред овога на тело делује и сила теже која за хомогено тело износи:
 
:<math>F_p=\rho_{sol} \ g \ V </math>
 
где је &rho;ρ<sub>sol</sub> густина тела које се зарања.
 
[[Датотека:Principio di Archimede spinta e peso.png|десно|мини|300п|Случајеви равнотеже сила потиска и тежине тела]]
=== Тело потопљено у течност ===
Нека је F<sub>А</sub> сила потиска, а F<sub>p</sub> тежина тела. Узрок потиска је постојање гравитације, као и за тежину, стога обе силе имају исти правац али супротан смер. Резултанта те две силе је истог правца, а интензитет и смер је зависан од тога која је сила већа. За тело потопљено у флуид су могућа три случаја (као на слици, здесна на лево) у зависности од односа сила
* Тело тоне, пада јер је тада F<sub>A</sub> < F<sub>p</sub>, односно &rho;ρ<sub>flu</sub> < &rho;ρ<sub>sol</sub> и тело убрзава у смеру дејства гравитационе силе.
* Тело је у положају равнотеже, индиферентности када F<sub>A</sub> = F<sub>p</sub>, односно &rho;ρ<sub>flu</sub> = &rho;ρ<sub>sol</sub> и тело не трпи убрзање тојест мирује (или се налази у стању равномерног кретања ако занемаримо трење у флуиду).
* Тело израња, пење се. Ово је случај када је F<sub>A</sub> > F<sub>p</sub>, односно &rho;ρ<sub>flu</sub> > &rho;ρ<sub>sol</sub>.
 
==== Пливајуће тело ====
[[Датотека:Principio di Archimede galleggiamento.png|десно|мини|300п|Равнотежа сила код пливајућег тела]]
Уколико тело плива, оно је само делом потопљено и равнотежа је успостављена између тежине и потиска који настаје истискивањем дела од укупне запремине чврстог тела (као на слици).
Ред 37:
Из ове формуле се могу добити занимљиви резултати. Узмимо на пример ледени брег (као што је онај који је ударио [[РМС Титаник|Титаник]]) који плови морем. Густина леда у пливајућој санти је 917 -{kg/m³}-, што је мање од густине морске воде која износи 1027 -{kg/m³}-. Однос густина је једнак односу запремина, што директно води до закључка да је 89,3% леденог брега испод површине воде (приближно девет десетина).
 
==== Лебдеће тело ====
За разлику од течности, гас је стишљив и има променљиву густину у зависности од неких физичких параметара. Полазећи од једначине идеалног гаса
 
Ред 48:
где је <math>A\,</math> моларна маса гаса. Овде је битно приметити да притисак није константан већ променљив са надморском висином те је стога проблем лебдења (барем теоретски) прилично компликован.
 
== О начину открића ==
Закон је открио и описао антички математичар и физичар [[Архимед]]. У питању је било решење проблема специфичне тежине круне за краља Хијерона. Архимед је добио задатак да открије да ли су златари преварили краља и заменили део злата сребром. Према причи, Архимед је дуго размишљао, али без резултата све док случајно није приметио да када уђе у пуну каду истисне количину воде и осети умањење тежине. Схватио је да су те две ствари повезане и сав одушевљен го истрчао на улицу вичући „ЕУРЕКА! ЕУРЕКА!" (ПРОНАШАО САМ! ПРОНАШАО САМ!"). Од тих дана је ова реч позната као усклик одушевљења због проналаска и као архетип изгубљеног научника, а овакву причу је описао римски архитекта [[Марко Витрувије|Витрувијус]] у свом спису ''Десет књига о архитектури'' (Decem libri de architectura).<ref name="Amphipolis" >{{cite web |url= https://physics.weber.edu/carroll/Archimedes/crown.htm |title= The Golden Crown |author= Amphipolis |location= Macedonia (4th century BC) }}</ref><ref name="longlongtimeago">{{cite web |url= http://www.longlongtimeago.com/once-upon-a-time/great-discoveries/eureka-the-story-of-archimedes-and-the-golden-crown/ |title= ‘Eureka!’ – The Story of Archimedes and the Golden Crown |author= Rohini Chowdhury}}</ref>
 
== Прецизирања ==
 
Архимедов принцип не разматра дејство [[површински напон|површинског напона]] (капиларности) на тело.<ref>{{Cite web |url= http://www.weizmann.ac.il/home/fnfal/papers/Natfloat.pdf |title=Floater clustering in a standing wave: Capillarity effects drive hydrophilic or hydrophobic particles to congregate at specific points on a wave | date=2005-06-23. 06. 2005 |format=PDF}}</ref> Шта више, утврђено је да Архимедов принцип није директно применљив у [[complex fluid|комплексним флуидима]].<ref>"Archimedes’s principle gets updated". R. Mark Wilson, ''Physics Today'' '''65'''(9), 15 (2012); {{doi|10.1063/PT.3.1701}}</ref>
 
Постоји изузетак од Архимедовог принципа познат као доњи (или бочни) случај. Ово се дешава када страна објекта додирује дно (или страну) посуде у коју је уроњен, и течност не продире дуж те стране. У овом случају, откривено је да је нето сила различита од Архимедовог принципа, због чињенице да, пошто се на тој страни не улива никаква течност, нарушена је симетрија притиска.<ref>{{Cite web |url= https://arxiv.org/pdf/1110.5264.pdf |title=Using surface integrals for checking the Archimedes’ law of buoyancy | date=2011-10-24. 10. 2011 |format=PDF}}</ref>
 
== Принцип флотације ==
 
Архимедов принцип описује однос силе потиска и истиснуте течности. Међутим, концепт Архимедовог принципа може се применити и када се разматра зашто објекти плутају. Предлог 5 Архимедове расправе ''[[On Floating Bodies|О плутајућим телима]]'' наводи да:
{{Quotation|Сваки плутајући објекат истискује сопствену тежину течности.| [[Архимед]] од [[Syracuse, Sicily|Сиракузе]]<ref name=archimedes>{{Cite web|url=https://archive.org/stream/worksofarchimede00arch#page/256/mode/2up|title=The works of Archimedes|page=257|accessdate=11. March03. 2010.|quote=Any solid lighter than a fluid will, if placed in the fluid, be so far immersed that the weight of the solid will be equal to the weight of the fluid displaced. |pages=257}}</ref>}}
 
Другим речима, да би објекат плутао на површини течности (као брод) и плутао потопљен у флуиду (као [[подморница]] у води или [[цепелин]] у ваздуху) тежина истиснутог ликвида мора бити једнака тежини објекта. Дакле, само у посебном случају плутања, узгонска сила која делује на објекат једнака је тежини предмета. Размотримо блок од 1 тоне чврстог гвожђа. Како је гвожђе скоро осам пута гушће од воде, при потапању оно истисне само 1/8 тоне воде, што није довољно да се блок задржи на површини. Ако се претпостави да је исти гвоздени блок преобликован у посуду. И даље тежи 1 тону, али када се стави у воду, посуда истискује већу количину воде него када се потапао блок. Што је дубља жељезна посуда уроњена, то више воде истискује, и то је већа сила потиска која делује на њу. Када је узгонска сила једнака 1 тони, посуда неће даље потањати.
 
== Види још ==
* [[Ваздухоплов]]
* [[Балон (ваздухоплов)|Балон]]
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/wiki/Архимедов_закон”