Prawo Archimedesa: Definicja i Formuła
Często odkrycia naukowe są wynikiem zwykłej szansy. Ale tylko ludzie z wyćwiczonym umysłem mogą docenić znaczenie prostego zbiegu okoliczności i wyciągnąć z tego daleko idące wnioski. To dzięki łańcuchowi przypadkowych zdarzeń w fizyce pojawiło się prawo Archimedesa, wyjaśniające zachowanie ciał w wodzie.
Poddaj się
W Syrakuzach podano legendy o Archimedesie. Kiedyś władca tego chwalebnego miasta zakwestionował uczciwość swojego jubilera. Korona wykonana dla władcy musiała zawierać pewną ilość złota. Sprawdź to powierzenie Archimedesowi.
Archimedes odkrył, że w powietrzu i wodzie ciała mają różne masy, a różnica jest wprost proporcjonalna do gęstości mierzonego ciała. Mierząc wagę korony w powietrzu i wodzie i przeprowadziwszy podobny eksperyment z całym kawałkiem złota, Archimedes udowodnił, że w wytworzonej koronie istniało zanieczyszczenie lżejszego metalu. 
Według legendy Archimedes dokonał tego odkrycia w wannie, obserwując spryskaną wodę. Co stało się potem z nieuczciwym jubilerem, historia milczy, ale konkluzja naukowca z Syracuse stanowiła podstawę jednego z najważniejszych praw fizyki, znanego nam jako prawo Archimedesa.
Sformułowanie
Wyniki jego eksperymentów zostały opisane przez Archimedesa w jego pracy "O pływających ciałach", która niestety dotarła do naszych czasów jedynie w formie pasaży. Współczesna fizyka opisuje prawo Archimedesa jako całkowitą siłę działającą na ciało zanurzone w cieczy. Siła wyporu ciała w cieczy skierowana jest ku górze; jego wartość bezwzględna jest równa masie wypartego płynu. 
Działanie cieczy i gazów na zanurzony korpus
Każdy obiekt zanurzony w cieczy doświadcza sił nacisku. W każdym punkcie na powierzchni ciała siły te są prostopadłe do powierzchni ciała. Gdyby były takie same, ciało byłoby tylko ściśnięte. Ale siły nacisku zwiększają się proporcjonalnie do głębokości, dlatego dolna powierzchnia ciała doświadcza większej kompresji niż górna. Możesz rozważyć i zsumować wszystkie siły działające na ciało w wodzie. Powstały wektor ich kierunku zostanie skierowany w górę, ciało zostanie wyrzucone z cieczy. Wielkość tych sił określa prawo Archimedesa. Pływanie ciał jest całkowicie oparte na tym prawie i na różnych jego konsekwencjach. Siły Archimedesa działają w gazach. To dzięki tym siłom pchającym sterowce i balony latają na niebie: z powodu przemieszczenia powietrza stają się lżejsze od powietrza.
Wzór fizyczny
Wizualnie Siła Archimedesa można wykazać przez proste ważenie. Ważąc wagę treningu w próżni, na powietrzu i w wodzie można zauważyć, że jego waga znacznie się różni. W próżni masa ciężaru jest jedna, w powietrzu - nieco niższa, aw wodzie - jeszcze niższa. 
Jeśli przyjmiemy wagę ciała w próżni jako P o , to jego ciężar w powietrzu można opisać następującą formułą: Р в = Ро - F а;
tutaj P o jest waga w próżni;
F i - moc Archimedesa.
Jak widać na rysunku, wszelkie operacje ważenia w wodzie znacznie ułatwiają ciału, dlatego w takich przypadkach należy wziąć pod uwagę siłę Archimedesa.
W przypadku powietrza różnica ta jest znikoma, więc zwykle ciężar ciała zanurzonego w powietrzu jest opisany standardową formułą.
Gęstość medium i moc Archimedesa
Analizując najprostsze eksperymenty z masą ciała w różnych środowiskach można stwierdzić, że masa ciała w różnych środowiskach zależy od masy obiektu i gęstości ośrodka immersyjnego. Co więcej, im gęstsze środowisko, tym większa moc Archimedesa. Prawo Archimedesa łączyło tę zależność, a gęstość cieczy lub gazu znajduje odzwierciedlenie w ostatecznej formule. Co jeszcze wpływa na tę moc? Innymi słowy, na jakie cechy ma wpływ prawo Archimedesa?
Formuła
Moc Archimedesa i siły, które na niego wpływają, można określić za pomocą prostych logicznych wniosków. Załóżmy, że ciało o pewnej objętości zanurzone w cieczy składa się z tego samego płynu, w którym jest zanurzone. To założenie nie jest sprzeczne z żadnymi innymi warunkami wstępnymi. Wszakże siły działające na ciało nie są w żaden sposób zależne od gęstości tego ciała. W takim przypadku ciało prawdopodobnie będzie w równowadze, a siła wyrzutu będzie kompensowana grawitacją.
W ten sposób równowaga ciała w wodzie będzie opisana następująco.
Ale grawitacja z warunku jest równy ciężarowi cieczy, którą wypiera: masa cieczy jest równa iloczynowi gęstości i objętości. Zastępując znane wartości, możesz sprawdzić ciężar ciała w cieczy. Ten parametr jest opisany jako ρV * g.
Zastępując znane wartości, otrzymujemy:
F = ρV * g.
Takie jest prawo Archimedesa.
Wyprowadzona przez nas formuła opisuje gęstość jako gęstość badanego ciała. Ale w początkowych warunkach stwierdzono, że gęstość ciała jest identyczna jak gęstość otaczającej cieczy. W ten sposób można bezpiecznie zastąpić wartość gęstości cieczy. Obserwacja wizualna, zgodnie z którą siła wypychania jest większa w gęstszym medium, otrzymała uzasadnienie teoretyczne.
Zastosowanie prawa Archimedesa
Pierwsze eksperymenty, demonstrujące prawo Archimedesa, znane są ze szkoły. Metalowa płytka tonie w wodzie, ale złożona w formie pudełka, może nie tylko być utrzymywana na powierzchni, ale także przenosić pewien ładunek. Zasada ta jest najważniejszym wnioskiem z reguły Archimedesa, determinuje ona możliwość budowy statków rzecznych i morskich w odniesieniu do ich maksymalnej pojemności (przemieszczenia). W końcu gęstość morza i świeża woda Zarówno jednostki pływające, jak i okręty podwodne muszą się różnić ze względu na różnice w tym parametrze przy wejściu do ujść rzek. Błędne obliczenia mogą doprowadzić do katastrofy - statek osiądzie na mieliźnie, a jej podniesienie wymagać będzie znacznych wysiłków. 
Prawo Archimedesa jest konieczne i podwodniaków. Faktem jest, że gęstość wody morskiej zmienia się w zależności od głębokości nurkowania. Odpowiednia kalkulacja gęstości pozwoli podwodnikom poprawnie obliczyć ciśnienie powietrza wewnątrz skafandra, co wpłynie na zwrotność nurka i zapewni jego bezpieczne nurkowanie i wznoszenie. Prawo Archimedesa powinno być również brane pod uwagę podczas wierceń głębinowych, ogromne platformy wiertnicze tracą do 50% swojej masy, co sprawia, że ich transport i eksploatacja są mniej kosztowne.