ARCHIMÉDŮV ZÁKON

1. 18. říjen 2012VY_32_INOVACE_170119_Archimeduv_zakon _DUM ARCHIMÉDŮV ZÁKON Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

2. 1. Archimedův zákon 2. Vztlaková síla

3. Archimedův zákon Každé těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou. Jmenujte příklady, které toto tvrzení dokazují. • lodě se pohybují po vodě • kámen zvedaný ve vodě je lehčí než na vzduchu • v bazénu dokážeme zvednout těžšího kamaráda Obr.1 odpověď dále

4. Archimedův zákon • Kde vzniká v kapalině síla, • která nadlehčuje tělesa? • krychle je zcela ponořena ve vodě • tlaková síla působí na každou stěnu • krychle • Odvození vztlakové síly: • boční síly Fo a Fo´ jsou stejně velké a působí opačně, takže jejich výslednice je nulová • podobně působí síly zepředu a zezadu krychle • ale síly F1 a F2 působí v různých hloubkách, a proto nejsou stejné • síla F2 je větší, neboť působí ve větší hloubce • výslednice těchto sil směřuje vzhůru a říkáme jí vztlaková síla Fvz. dále

5. Archimedův zákon Který nafukovací balón půjde hůře ponořit? (větší nebo menší) Obr.3 Snáze potopíme menší míč, protože má menší objem a působí na něj menší vztlaková síla. odpověď Obr.2 dále

6. Archimedův zákon Která voda nás bude více nadnášet a proč? (mořská nebo sladká) Více nás bude nadnášet voda mořská, neboť má větší hustotu než voda sladká. Obr.4 odpověď dále

7. Archimedův zákon • Z pokusu plyne, že vztlaková síla závisí na objemu tělesa, hustotě kapaliny a také samozřejmě na gravitačním zrychlení. • Těchto poznatků využil ve 3. století př. n. l. Archimedes, když formuloval Archimédův zákon. • Archimedes • matematik, fyzik, filozof a astronom • vysvětlil princip páky • vyslovil Archimedův zákon • sestrojil šnekové čerpadlo (tzv. Archimedův šroub) Archimedes na Wikipedii dále

8. Archimedův zákon Archimedův zákon Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa. Velikost vztlakové síly lze odvodit z tlakových sil působících v kapalině. Fvz = S .ρ. g . h2 – S .ρ. g . h1 = S . ρ. g (h2 - h1) h2 - h1 = h h . S = V Fvz = ρ. g . Vρ – hustota kapaliny V – objem ponořené části tělesa g– tíhové zrychlení další kapitola zpět na obsah

9. Vztlaková síla Na těleso v kapalině působí síly Fg a Fvz. Fg – tíhová síla tělesa působí svisle dolů Fvz – vztlaková síla působí svisle nahoru dále

10. Vztlaková síla • Vztlaková síla závisí: • na ponoření části tělesa • člověk při plavání mění objem při nadechování (splývání) a vydechování (potápění) • ryby mají vzduchový měchýř • pomocí ploutví ho ryba stlačuje, tím zmenší svůj objem a poklesne • naopak při jeho nafouknutí ryba stoupá dále

11. Vztlaková síla Vztlaková síla působí i ve vzduchu. Proč ji nepociťujeme? Vzduch má mnohem menší hustotu než voda (cca 1000x), a proto je Fvz mnohem menší. odpověď dále

12. Vztlaková síla Jak je možné, že horkovzdušný balón stoupá vzhůru? Horký vzduch, který je v balónu, má menší hustotu než studený a je lehčí. Tato skutečnost způsobí, že tíhová síla balónu je menší než vztlaková síla. Balón proto stoupá vzhůru. Pilot mění letovou výšku pomocí hořáku, kterým vzduch v balónu ohřívá. odpověď dále

13. Vztlaková síla • Plování těles • Těleso, které vložíme do vody, se pohybuje. • jestliže Fvz > Fg, tedy hustota tělesa je menší než hustota kapaliny ρt<ρk → těleso stoupá vzhůru • (částečně se vynoří) • jestliže Fvz = Fg, pak ρt = ρk → těleso se vznáší • jestliže Fvz< Fg, pak ρt> ρk → těleso klesá ke dnu • pozn:. plavání těles – pohyb vodorovný • plování těles – pohyb svislý, tělesa se po čase ustálí dále

14. Vztlaková síla Jak se budou chovat tělesa po vhození do kádinek s vodou? vhodit kámen vhodit sáček s vodou vhodit korek dále

15. Vztlaková síla Využití vztlakové síly kapaliny 1. Lodě 3. Hustoměr 2. Ponorky 4. Ledovce 5. Plovací vesty

16. Vztlaková síla • Loď • vztlaková síla se vyrovnává se silou tíhovou, proto je ponořena pouze část objemu lodi • loď je dutá, takže i když je z kovu, tak je její průměrná hustota menší než hustota vody. Obr.5 další pojem zpět

17. Vztlaková síla • Ponorka • při ponořování je do nádrží napuštěna voda, a tím se zvětší průměrná hustota ponorky • → ponorka klesá • při vynořování je z nádrží vytlačována voda (je vpouštěn vzduch), tím se průměrná hustota ponorky zmenší → ponorka stoupá • může klesat do větších hloubek, než se dokáže potopit, např. potápěč Obr.6 další pojem zpět

18. Vztlaková síla Obr.7 • Hustoměr • těleso se ponoří do kapaliny tím hlouběji, čím je jeho hustota větší než hustota kapaliny • slouží pro orientační určení hustoty kapaliny další pojem zpět

19. Vztlaková síla • ledovec • nad hladinou plave jen desetina jeho celého objemu Obr.8 další pojem zpět

20. Vztlaková síla • plovací vesty • základní funkcí je pomocí vztlaku udržet člověka na hladině • jsou vyrobeny ze speciálních plastů • záchranné vesty • mají další vybavení, např.: signalizační maják Obr.9 dále zpět

21. Vztlaková síla Využití vztlakové síly v plynech 1. vzducholoď 3. meteorologický balón 2. horkovzdušný balón

22. Vztlaková síla • Vzducholoď • je řiditelný balón • má doutníkový tvar • je vybavena motory • měla velký rozmach už před 1. světovou válkou Obr.10 další pojem zpět

23. Vztlaková síla • horkovzdušný balón • složen z textilní části, která je naplněna vzduchem, a z koše s hořákem a palivem (směs propan-butanu, LPG) • horký vzduch je lehčí než studený další pojem zpět

24. Vztlaková síla Obr.11 • meteorologický balón • vynáší do vyšších vrstev atmosféry přístroje (sondy) na zjišťování stavu atmosféry • plní se héliem, vodíkem, někdy amoniakem konec zpět

25. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

26. CITACE ZDROJŮ Obr. 1 HUHU UET. File:Queen Mary 2 06.jpg: WikimediaCommons [online]. 19 August 2012 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Queen_Mary_2_06.jpg Obr. 2 NORVY. File:BeachBall.jpg: WikimediaCommons [online]. 27 July 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/BeachBall.jpg Obr. 3 FORNELLI, Sean. File:Water polo ball on water.jpg: WikimediaCommons [online]. 31 July 2008 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Water_polo_ball_on_water.jpg Obr. 4 RANVEIG. Soubor:Deadsea newspaper.jpg Skočit na: Navigace, Hledání: WikimediaCommons [online]. 14 May 2005 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Dead_sea_newspaper.jpg Obr. 5 US NAVY. Soubor:010822-N-6967M-503 DDG 81 At Sea.jpg: WikimediaCommons [online]. 22 August 2001 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d0/010822-N-6967M-503_DDG_81_At_Sea.jpg

27. CITACE ZDROJŮ Obr. 6 CANADIAN NAVY. File:HMCS Windsor SSK 877.jpg: WikimediaCommons [online]. 15 February 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/HMCS_Windsor_SSK_877.jpg Obr. 7 SUPERMARTL. Soubor:Aräometer.jpg: WikimediaCommons [online]. 6 January 2007 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Ar%C3%A4ometer.jpg Obr. 8 SIR48. File:Iceberg Ilulissat.jpg: WikimediaCommons [online]. 24 April 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: hp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Iceberg_Ilulissat.jpg Obr. 9 US NAVY. File:US Navy 040723-N-8252B-070 Sailorsfrom USS Nimitz (CVN 68), prepare to handle mooring lines whileassistingwiththearrivalof USS Ronald Reagan (CVN 76).jpg: WikimediaCommons [online]. 23 July 2004 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/US_Navy_040723-N-8252B-070_Sailors_from_USS_Nimitz_(CVN_68),_prepare_to_handle_mooring_lines_while_assisting_with_the_arrival_of_USS_Ronald_Reagan_(CVN_76).jpg Obr. 10 ANGMOKIO. File:Zeppellin NT amk.JPG: WikimediaCommons [online]. 5 June 2010 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Zeppellin_NT_amk.JPG

28. CITACE ZDROJŮ Obr. 11 US NAVY. File:US Navy 040623-N-0995C-001 Aerographer^rsquo,s Mate AirmanHarley Houston releases a weatherballoonaboardtheconventionallypoweredaircraftcarrier USS John F. Kennedy (CV 67), to measureatmosphericconditions.jpg: WikimediaCommons [online]. 23 June 2004 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/US_Navy_040623-N-0995C-001_Aerographer%5Ersquo%2Cs_Mate_Airman_Harley_Houston_releases_a_weather_balloon_aboard_the_conventionally_powered_aircraft_carrier_USS_John_F._Kennedy_%28CV_67%29%2C_to_measure_atmospheric_conditions.jpg Archimedes na Wikipedii: Archimédés. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2001-, 31. 10. 2012 [cit. 2012-10-18]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Archim%C3%A9d%C3%A9s Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

29. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová