140 likes | 247 Views
VY_32_INOVACE_269. ARCHIMÉDŮV ZÁKON. Archimédes ze Syrakus. (287 – 212 př.n.l.) byl řecký filosof, matematik, fyzik, astronom a vynálezce zabýval se principy činnosti jednoduchých strojů – páky, kladky, nakloněné roviny, klínu a ozubeného kola
E N D
Archimédes ze Syrakus • (287 – 212 př.n.l.) byl řecký filosof, matematik, fyzik, astronom a vynálezce • zabýval se principy činnosti jednoduchých strojů – páky, kladky, nakloněné roviny, klínu a ozubeného kola • je považován za zakladatele hydrostatiky – zabýval se plaváním těles, hustotou a vztlakem • formuloval jeden z nejznámějších fyzikálních zákonů – Archimédův zákon
Archimédes • „Heuréka“ Obr. 1 • „Dejte mi pevný bod ve vesmíru a já pohnu celou Zemí “ Obr. 2
Archimédův šroub • jedno z nejstarších popsaných čerpadel • kapalina (sypká látka) je udržována v závitech gravitací a čerpání se koná otáčením šroubu Obr. 3 Obr.4 • dodnes se běžně používá pro svoji jednoduchost a spolehlivost – čistírny vod, kombajn (doprava zrní)…
Archimédův zákon Obr. 9 Obr. 5 Obr. 6 Obr. 7 Obr. 8 • na těleso působí gravitační síla Fg = 0,5N • při ponoření tělesa se výchylka na siloměru zmenšila o 0,4 N • protože se výchylka zmenšila, musí působit nějaká síla proti síle gravitační (tíhové) • při ponoření tělesa se hladina ve válci zvýšila o 8 dílků, což odpovídá objemu 40 ml • při ponoření těleso tedy vytlačilo 40 ml kapaliny (vody) • při hustotě vody 1000 kg/m3 = 1 g/cm3 je hmotnost vytlačené vody 40 g = 0,040 kg • na kapalné těleso o hmotnosti 0,040 kg působí tíhová síla Fg= m · g = 0,040 · 10 = 0,4 N Obr. 10 Obr. 11
Archimédův zákon Vztlaková síla působící na těleso v kapalině je rovna tíhové síle, která by působila na kapalinu s objemem ponořené části tělesa. Jinak: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené. Fvz • Fvz – vztlaková síla • působí vždy svisle vzhůru Fg • Fg – tíhová síla • působí vždy svisle dolů
Vztlaková síla Fvz Fvz Fvz • Fvz – vztlaková síla • působí vždy svisle vzhůru • nezáleží na tom, jak je ponořené těleso natočené • nezáleží na tom, v jaké je těleso hloubce • její velikost závisí na: • objemu ponořené části tělesa V • hustotě kapaliny k • gravitační konstatntěg (na Zemi g10 N/kg) • Fg – tíhová síla • působí vždy svisle dolů • pro dané těleso je pořád stejná Fg Fg Fg Výpočet vztlakové síly: FVZ = V · k · g
Vztlaková síla - výpočet • Ocelový předmět zcela ponořený do vody má objem 3 litry. Vypočítej velikost vztlakové síly Fvzkterá na něj působí. Zápis Řešení • V = 3 l = 0,003 m3 • FVZ = V · k · g • FVZ = 0,003 · 1000 · 10 • FVZ = 30 N • Předmět je nadlehčován silou 30 N. • V = 3 l • = 1000 kg/m3 • g = 10 N/kg • ------------------- • FVZ = ? Vypočítej objem svazku klíčů, jestliže po jejich úplném ponoření do vody byla zjištěna vztlaková síla 0,25 N. Zápis Řešení • FVZ = V · k · g • Objem klíčů je 25 cm3. • FVZ = 0,25 N • = 1000 kg/m3 • g = 10 N/kg • ------------------- • V = ?
Plavání těles Fvz Fvz Fvz Těleso plave na hladině FVZ>Fg k>t Těleso se vznáší FVZ = Fg k = t Těleso klesne ke dnu FVZ<Fg k< t Fg Fg Fg
Otázky: • Jaká je jednotka vztlakové síly? • Ponořené těleso bude více nadlehčováno v destilované nebo mořské vodě? Zdůvodni proč. • Těleso tvaru kuželu je zcela ponořeno do kapaliny – jednou vrcholem dolů, podruhé vrcholem nahoru. V kterém případě je větší vztlaková síla a proč? • Jak zní Archimédův zákon? • Jaké síly se podílí na tom, zda těleso bude plavat nebo se potopí ke dnu? • Železné těleso o objemu 0,3 dm3 ponoříme ve vodě z hloubky 2,5 m do hloubky 5 m. O kolik N se změní vztlaková síla a proč? • Na čem závisí velikost vztlakové síly, která působí na těleso ponořené v kapalině?
Obrázky: Obr. 1 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes_water_balance.gif> Obr. 2 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes_lever_(Small).jpg> Obr. 3 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes-screw_one-screw-threads_with-ball_3D-view_animated_small.gif> Obr. 4 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes.png> Obr. 5 - 11 [2012-02-25] vlastní autor