Основно съдържание
Физика – 11. клас (България)
Курс: Физика – 11. клас (България) > Раздел 2
Урок 14: Закони на Паскал и Архимед- Налягане и принцип на Паскал (част 1)
- Налягане и принцип на Паскал (част 2)
- Налягане на дадена дълбочина във флуид
- Намиране на височина на флуид в барометър
- Какво е налягане?
- Принцип на Архимед и Архимедова сила
- Какво е изтласкваща (Архимедова) сила?
- Примерни задачи с Архимедова сила
© 2023 Khan AcademyУсловия за ползванеДекларация за поверителностПолитика за Бисквитки
Принцип на Архимед и Архимедова сила
Въведение в принципа на Архимед и Архимедовата сила. Създадено от Сал Кан.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
- от какво зависи скороста наизплуване(2 гласа)
Видео транскрипция
Да кажем, че имаме чаша вода. Нека нарисувам чашата. Това е едната страна на чашата,
а това – дъното на чашата, това пък е другата
страна на чашата. Нека в нея има някаква течност. Не е казано, че трябва да е вода,
някаква произволна течност. Може да е вода. Това е повърхността й. Вече научихме, че
налягането в която и да е точка от течността зависи
от това на каква дълбочина влизаме в течността. Нека направя една забележка,
преди да продължим; засегнах малко въпроса наскоро.
Става дума за това, че налягането в дадена точка не просто действа
в посока надолу, или не само действа в една посока. То оказва влияние от всички посоки
върху тази точка. И въпреки че дълбочината, на която слизаме, определя степента на упражненото налягане, то всъщност действа във всички посоки,
включително и нагоре. Причината това да има смисъл
е поради предположението, че е налице статична система, или че флуидите в тази течност са неподвижни, можем даже да си представим обект
тук долу, който е неподвижен. Фактът, че е неподвижен,
ни говори, че налягането във всяка посока трябва да е равно. Нека помислим за молекула вода. Молекула вода, която определяме като един вид сферично тяло. Ако налягането беше различно
в едната посока или ако тук долу то беше по-голямо
от налягането горе, тогава обектът би започнал
да ускорява в посока надолу, защото площта на повърхността,
която сочи в посока нагоре е същата като тази, която сочи надолу; т.е. силата нагоре ще е по-голяма. Ще започне ускоряване
в посока надолу. Макар и налягането да е
функция на дълбочината, на която слизаме, в тази точка налягането
действа във всяка посока. Нека запомним това
и да го имаме предвид, за да научим нещо за
принципа на Архимед. Да кажем, че потопя един куб
в тази течност. И да кажем, че кубът
има мерки d, т.е. всяка страна е с дължина d. Целта ми е да разбера дали има някаква сила,
или каква е общата сила, която действа на този
куб поради водата. Нека помислим какво
е налягането въвху този куб, в различни точки. Знаем, че наляганията
в дъното на куба са равни, защото е известно,
че на тази дълбочина тук, налягането ще е същото
като на тази дълбочина, и те ще се компенсират едно
друго, затова тези двете ще бъдат равни. Но едно нещо, което определено знаем,
основано само на факта, че налягането е функция на дълбочината,
е това, че в тази точка налягането ще е по-високо –
не знам колко по-високо – отколкото в тази точка, защото тази точка е на по-дълбоко във водата. Нека наречем тази P1. Нека това налягане на върха
наречем PT, а тази точка тик долу – PD. Не, по-добре нека я наречем налягане на дъното, PB
(от bottom – дъно на англ.). Каквоще включва общата сила
върху този куб? Общата сила – нека тя е F с индекс N –
ще бъде равна на силата, която действа нагоре върху този обект. Каква е силата, която действа
нагоре върху обекта? Тя ще представлява налягането
на дъното на обекта по площта на дъното на обекта. Каква е площта на дъното на обекта? Тя си е d на квадрат. Лицето на всяка една от стените
на куб е d на квадрат, така че дъното ще бъде d на квадрат минус – правя това, защото всъщност знам,
че налягането тук долу е по-високо от налягането тук, тоест това
ще е по-голяма величина. А общата сила
фактически ще е насочена нагоре, затова мога уверено да
пратя минуса тук горе – минус налягането на върха. Каква е силата на върха? Силата на върха ще бъде равна на
налягането на върха по площта на върха на куба – тоест d на квадрат. Можем вече дори да отделим
d на квадрат в тази точка. Сумарната сила е равна на
налягането на дъното минус налягането на върха,
или това е разликата в налягането, умножено по площта или
на върха, или на дъното, или на която и да е стена на куба. Нека видим дали можем да
ги намерим. Да кажем, че кубът е потопен
на дълбочина h единици или h метра във водата. Какво е налягането на върха? Налягането на върха
ще е равно на плътността на течността –
продължавам да казвам вода, но може да е всякаква течност – умножено
по разстоянието, на което сме ние. И така, на дълбочина h единици сме, или
може би h метра, по земното ускорение. А какво е налягането на дъното? Налягането на дъното
по подобен начин ще е произведението от плътността на течността и дълбочината,
а дълбочината каква е? Тя ще е това h, след което сме малко по-дълбоко, на разстояние d. И така, имаме h плюс d –
това е цялата ни дълбочина – умножена по земното ускорение. Нека заместим тези двете
в израза за сумарна сила. Нека сменя цветовете,
за да не ставаме монотонни. Получавам, че общата сила е равна
на налягането в дъното, което е това. Нека просто разкрием скобите. Получаваме p по h по g плюс d по p по g. Тук разкрих скобите
и умножих тези. Това е налягането на дъното,
след това изваждаме налягането на върха, което е phg, и след това разбрахме, че всичко това
се умножава по d на квадрат. Веднага виждаме, че някои неща
се съкращават. phg и (-phg) се унищожават. И накрая ни е останало – каква е сумарната сила? Тя е равна на произведението
на dpg и d на квадрат. Или това е равно на d на трета степен по плътността на течността
по земното ускорение. Нека ти задам един въпрос:
Какво представлява d на куб (трета степен)? d на трета степен е обемът
на този куб. Какво друго е това? То е и обемът
на преместената вода. Ако вкарам този куб във водата, и той не се свива или нещо такова –
можем дори да си представим, че е празен, но това не е задължително, но това количество вода трябва да
бъде изместено от пътя, за да може този куб да влезе. Това е обемът на изместената вода. Също е и обемът на куба. Обем на изместеното количество вода. Това е плътността на – продължавам
да казвам на водата, но би могло да е всяка друга течност – плътността на течността. Това е земното ускорение. А това какво е? Произведението на обема и плътността
дава масата на преместената течност, така че сумарната сила също е равна на масата на преместената течност. Нека само кажем, че масата, умножена по
земното ускорение, или можем да кажем, че сумарната сила, която действа
върху този обект е – какво е масата на преместената
течност по земното ускорение? Това си е тежестта
на преместената течност. Много е интересно. Ако потопя някакъв предмет, сумарната
сила, която ще му действа, или тежестта, с която съм
станал по-лек, е равно на тежестта на изместената вода. Това е т. нар. "Принцип на Архимед". Тази сумарна, действаща нагоре, сила
поради факта, че има по-високо налягане на дъното отколкото
на върха, тя се нарича "изтласкваща" сила. Тя е тази, която кара предметите да плават. Ще те оставя тук, за да осмислиш това. И ще използваме това понятие
в следващите няколко видеа, за да решим някои задачи. До скоро.