Vztlaková síla v tekutinách

1. Vztlaková síla v tekutinách • Působí na tělesa ponořená v kapalině nebo plynu. • Má opačný směr než tíhová síla FG. • Značka: Fvz • Odvození velikosti vztlakové síly: F1 Fvz h1 h2 Fo -Fo V h S FG r F2

2. Fvz = F2 – F1 • Fvz = rSh2g – rSh1g = rSg(h2 – h1) • h2 – h1 = h • Fvz = rShg = rVg • Fvz = rVg Velikost vztlakové síly, kterou je nadlehčováno těleso je přímo úměrná hustotě kapaliny a objemu ponořeného tělesa. Archimedův zákon: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené.

3. 1. Těleso klesá ke dnu: kovový předmět ve vodě rt>r, FG > Fvz F směřuje dolů 2. Těleso se v kapalině volně vznáší: těla mořských živočichů rt =r, FG = Fvz F = 0 Chování těles v kapaliněO chování těles rozhoduje tíhová síla Země FG = rtVg a vztlaková síla Fvz = rVg. Jejich součtem vznikne výsledná síla F = |FG - Fvz|. r Fvz r Fvz V V FG FG

4. 3. Těleso stoupá k volné hladině kapaliny: kmen stromu rt<r, FG < Fvz F směřuje nahoru 4. Těleso plove na volné hladině: částečně je ponořené, nastává po případu č. 3 korková zátka, ledová kra rt<r, FG = Fvz - F = 0 Fvz Fvz V r r V FG FG

5. Hustoměry – přístroje, které slouží k měření hustoty kapalin. • Vztlaková síla nadlehčuje také tělesa ve vzduchu. Vzhledem k mnohem menší hustotě, je však menší než v kapalinách. • Využití ve vzduchu: meteorologické balony, dětské balónky a vzducholodě. • Využití ve vodě: plavání, lodě,…

6. Otázky k opakování: • Co je to atmosférický tlak a na čem závisí? • Jak určil Torricelli atmosférický tlak? • Uveďte příklady nadlehčování těles a) pro kapaliny, b) ve vzduchu. • Vyslovte Archimédův zákon. • Vysvětlete případy chování těles v kapalině. • Na čem závisí vztlaková síla? • K čemu se používá barometr, hustoměr a tlakoměr.

7. Příklady k procvičení vzorců • Určete velikost vztlakové síly, která působí na krychli o hraně 10 cm ponořené v oleji o hustotě 900 kg/m3. • Do vody jsou ponořena dvě závaží o stejné hmotnosti 100 g. Jedno z mosazi, druhé z hliníku. Na které působí větší vztlaková síla? • Na těleso ponořené do vody v hloubce 1 m působí vztlaková síla 20 N. Jak velká vztlaková síla na něj působí v hloubce 5 m? • Jak velkou silou zvedneme ve vodě kámen o hmotnosti 10 kg a objemu 4 dm3? Jak velkou silou ho zvedáme ve vzduchu?

8. Zlatý prsten je vyvážen na vzduchu závažím 1 g, ve vodě závažím 0,92 g. Je zhotoven z čistého zlata? Hustota zlata je 19 300 kg/m3. • Jestliže naložíme na loď náklad o hmotnosti 10 t, zvětší se její ponor o 5 cm. Stanovte obsah vodorovného průřezu lodi v rovině vodní hladiny. • Dutá koule o průměru 10 cm plove na vodě, přičemž je ponořena právě do poloviny svého objemu. Určete její hmotnost. • Plavec o hmotnosti 50 kg se potopil do hloubky 3 m, kde se postavil na dno bazénu. Jak velkou tlakovou silou působil na dno bazénu? Průměrná hustota lidského těla je a) při vydechnutí 1 050 kg/m3, b) při nadechnutí 1 000 kg/m3.