Снимал в студенческие годы комнату в квартире. Как-то раз захожу в ванну руки мою и вижу, что что-то тут ни то. ванна полная воды и по дну медленно дрейфуют 2 тазика. Пытаюсь понять, что тут вообще происходит. Мимо проходит хозяйка квартиры на кухню
Я: Алевтина Ивановна, а что в ванной там?
Х: Так воду отключают поэтому набрала
Я: А там тазики на дне
Х: Ну да. Я сначало тазики набрала потом ванну чтобы больше воды было..
Что сильнее - сила поверхности натяжения карамели(которая больше воды, так как плотность карамели больше) или сила выталкивающая пузырьки воздуха(сила архимеда) ?
Сейчас буду разоблачать научный миф, развенчать который, почему-то, никто не удосужился, хотя все лежит на поверхности.
Для того, чтобы понять, насколько хорошо ученик понимает законы физики, ему задают вопрос: что тяжелее - килограмм сена, или килограмм железа? Правильным считается ответ, что килограмм килограмму равен и весят они одинаково. А, между тем, это совершенно неправильно.
Сейчас объясню.
Прежде всего определимся с терминами. Килограмм - это мера массы. т.е. количества вещества.
Вес, по определению - это сила с которой предмет давит на опору. И как и всякая другая сила, измеряется в ньютонах. Т.е., когда мы говорим о весе в 1 килограмм, это неправильно, верно - вес в 9,8 ньютона.
Почему мы меряем вес килограммами - это отдельный вопрос, выходящий за рамки этой заметки. Пусть им лингвисты занимаются.
И если масса в обоих случаях одинакова, то с весом не все так просто.
Перехожу непосредственно к доказательству.
С начала рассмотрим две связанные между собой физические величины - плотность и удельный вес. Чем больше плотность, тем меньший объем занимает вещество. У железа плотность намного больше, чем у соломы. Значит, все тот же килограмм будет занимать намного меньший объем.
Теперь возььмем закон Архимеда. "На всякое тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила... и т.д.". Так как килограмм железа занимает меньший объем, чем та же масса соломы, то и выталкивающая сила, действующая на него, будет меньше.
Переходим непосредственно к взвешиванию.
Так как мы все погруженыв газовую среду (надеюсь, никто не потребует создавать для взвешивания абсолютный вакуум), Вес будет скаладываться из суммы двух разнонаправленных сил - силы притяжения Земли и архимедовой силы. И, если сила притяжеения в обоих случаях одинакова, то архимедова сила, действующая на железо, будет меньше. То есть, равнодействующая двух сил в случае железа будет больше.
Иными словами, килограмм железа весит больше, чем килограмм соломы.
Что и требовалось доказать.
Хотел купить мешки для мусора. Увидел ЭТО.
Допустим, пакет (мешок) имеет складки и деформирован. И без ведра в него реально входит не 10, а все 35.
Или это мусорная реформа?
Существуют две разные формулировки закона Архимеда: "выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме погружённой части тела" и "выталкивающая сила равна весу вытесненной телом жидкости". На первый взгляд кажется, что эти формулировки эквивалентны, ведь объём вытесненной жидкости равен погружённому объёму. Но на самом деле это абсолютно неверно. Чтобы понять почему, взглянем на рисунок.
В стакан с водой мы опускаем кубик льда. Красной пунктирной линией обозначен старый уровень воды, жёлтой — новый. Зелёным заштрихован вытесненный объём, фиолетовым — погружённый, а оранжевым — тот объём льда, который погружён ниже красной линии. Поскольку вода несжимаема, ясно, что зелёный объём равен оранжевому. Но как видно из рисунка, оранжевый объём является частью фиолетового. Фиолетовый объём намного больше оранжевого. А поскольку оранжевый равен зелёному, фиолетовый больше зелёного. Это означает, что погружённый объём больше вытесненного.
Нетрудно понять, что объём погружённой части всегда будет больше или равен вытесненному. Ведь вытесненный объём равен тому объёму тела, который погружён ниже старого уровня жидкости, а он, в свою очередь, является частью общего погружённого объёма. Значит, вытесненный объём будет равен погружённому только в том случае, когда вся погружённая часть тела находится ниже старого уровня жидкости.
Но если погружённый и вытесненный объёмы не равны, возникает вопрос: какая же формулировка закона Архимеда верна? Чтобы ответить на него, вспомним, как выводится закон Архимеда.
Вернёмся ко льду в воде. Пусть он погружён на глубину h. В любой точке на этой глубине давление равно ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — глубина. По закону Паскаля давление передаётся без изменений во всех направлениях. Таким образом, это давление жидкость оказывает на нижнюю грань кубика. Пусть её площадь равна S. Тогда сила давления на нижнюю грань кубика равна ρghS = ρgV, где V — объём погружённой части кубика (V = hS). Эта сила и есть выталкивающая. Таким образом, получается, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме погружённой части тела, а вовсе не весу вытесненной жидкости.
Из всего вышесказанного также следует, что водоизмещение корабля совсем не обязательно будет равно его массе (если под водоизмещением мы подразумеваем массу вытесненной воды). Поскольку корабль не тонет, сила тяжести, действующая на него, равна силе архимеда:
mg = ρgV (m — масса корабля, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воды, V — погружённый объём).
Разделив это уравнение на g, получим
m = ρV.
Обозначим объём вытесненной воды как Vвыт. Поскольку
Vвыт ≤ V,
то
ρVвыт ≤ ρV ⇔ ρVвыт ≤ m.
Но ρVвыт — это масса вытесненной воды, то есть, водоизмещение. Следовательно, водоизмещение меньше или равно массе корабля.
Ситуацию, когда водоизмещение меньше массы корабля, проще всего наблюдать, когда корабль плавает в тесном доке. Даже если масса воды в доке меньше массы корабля, он всё равно не будет касаться дна, несмотря на то, что не будет вытеснять воду с массой, равной своей.
