نیروی ارشمیدس

آیا تاکنون فکرکرده اید که چرا برخی چیزها درون آب شناور هستند امابرخی دیگر ته آب میافتند؟

یا چرا چوب روی آب شناور ولی یک میخ آهنی ته ظرف آب می افتد و یااینکه آیا امکان دارد یک قطعه آهن شناوربماند تمامی این موضوعات به نیرویی مربوط می شود که ارشمیدس دانشمند یونان باستان کشف کرده است.

نیروی ارشمیدس چیست؟

وقتی جسمی را درون یک شاره مثلا یک لیوان آب می اندازیم اگر جسم تماما درون آب فرو رود به مقدار حجم خود آب را جابجا می کند به نیروی وزن این مقدار آب جابجا شده نیروی ارشمیدس گویند که همیشه رو به بالاست و از رابطه ی زیر بدست می آید:

دقت کنید که در این رابطه چگالی شاره و v حجم شاره جابجا شده است که مساوی است باحجم قسمتی از جسم که داخل شاره است و g شتاب گرانشی است.

حال سوالی مطرح می شود و آن اینکه چه شرایطی لازم است تا یک جسم در یک شاره شناور شود؟

می دانیم در به هر جسمی در یک میدان گرانشی نیروی وزن وارد می شود و به جسم درون شاره حداقل دو نیروی ارشمیدس و نیروی گرانش وارد می شود می دانیم که نیروی گرانش همیشه روبه پایین و نیروی ارشمیدس (نیروی شناوری) همیشه روبه بالا.

هرگاه این دو نیرو برابر باشند جسم درون آب غوطه ور می شود.

ولی فرق شناوری و غوطه وری چیست؟

وقتی می گوییم جسمی شناور است که در سطح آب باشد اما جسم غوطه ور میتواند در هر جای شاره باشدبه طور مثال خود آب درون خود شناور است.

وقتی نیروی ارشمیدس از نیروی وزن بیشتر باشد جسم روی سطح آزاد شاره شناور می شود و وقتی نیروی وزن جسم از نیروی ارشمیدس بیشتر باشد جسم درون شاره غرق می شود.

مثال:

آیاجسمی به چگالی 1250 کیلوگرم برمتر مکعب روی آب شناور می ماند؟ و مقدار نیروی ارشمیدس این ماده را برای 1 متر مکعب از این ماده به دست آورید.

مثال:

نیروی شناوری را برای آهن m که در جیوه w شناور است بدست آورید .

با توجه به اینکه نیروی وزن این قطعه آهن 3.9 اسحاق نیوتن است پس حتی آهن نیز روی جیوه شناور می ماند.

مسئله:

این دو جسم در هوا روی یک ترازوی این چنین به تعادل می رسند اگر آن ها را در یک محفظه خلا بگذاریم موقعیت آنان چگونه است؟ (راهنمایی:هوا نیز یک شاره است)

مرکزیادگیری سایت تبیان - تنظیم: سمیرا بادامستانی