ARCHIMÉDŮV ZÁKON

1. ARCHIMÉDŮV ZÁKON Definice: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou Fvz, která je rovna gravitační síle Fg, působící na kapalinu tělesem vytlačenou. Zpracovala: ing. Alena Pawerová

2. Archimédés asi 287 př. n. l. - 212 př. n. l. Řecký vynálezce, matematik a fyzik Archimédes přispěl pracemi na téma teorie páky, výpočet těžiště pro rotační plochy atd. Snad nejznámější je tzv. Archimédův zákon. Jeho otcem byl astronom Fidius. Většinu svého života prožil Archimédes v sicilských Syrakusách. Podle dostupných údajů svá díla Archimédes napsal až po 40. roku života. V matematice se Archimédes zabýval geometrickými tělesy, měřením kruhu, studoval matematické křivky. K jeho hlavním fyzikálním objevům patří položení základů statiky pevných těles a hydrostatiky. Definoval řadu důležitých fyzikálních pojmů a odvodil podmínky pro rovnováhu na jednoduchých strojích. Když tento zákon objevil, prohlásil prý: „Dejte mi pevný bod a pohnu Zemí“. Archimedův zákon o nadlehčování těles v kapalině patří k nejpopulárnějším fyzikálním zákonům. Podle legendy zákon objevil při koupání ve. Archimedovi se připisuje autorství řady vynálezů, např. válečných strojů používaných při obraně Syrakus.. Archimedes zahynul rukou římského vojáka, když podle legendy rýsoval něco do písku a popudil vojáka slovy „Nenič mé kruhy“. Heuréka!

3. Vztlaková síla Když ponoříme těleso (např. červenou kostku) do kapaliny, bude na stěnu tělesa (kostky) působit tlaková síla vyvolaná hydrostatickým tlakem. Síly působící na boční stěny se vzájemně zruší, protože působí proti sobě a ve stejné hloubce. Tlaková síla, která působí na vrchní stěnu v hloubce h1, je menší, než tlaková síla působící na spodní stěnu ve větší hloubce. Výslednice těchto opačně orientovaných sil má proto směr vzhůru. Tato síla, působící svisle vzhůru, se nazývá vztlaková síla, značka Fvz. Její velikost lze vypočítat podle vzorce Fvz = V · ρ · g kde V je objem tělesa, ρ hustota kapaliny a g = 10 N/kg /9,8/

4. Vztlaková síla vzniká z rozdílu hydrostatických tlaků ve spodní a horní části tělesa, neboť tlak na spodní část je větší. Velikost vztlakové síly závisí na objemu ponořené části tělesa, na hustotě kapaliny a na tíhovém zrychlení. Nezávisí na hloubce, objemu kapaliny ani na hustotě tělesa. Tato síla se značí Fvz , základní jednotka je newton ( N )  Odkaz – vztlaková síla v kapalinách Princip ponorky - odkaz Na těleso v kapalině působí dvě síly — gravitační Fg směrem dolů a vztlaková Fvz směrem vzhůru. Mohou proto nastat tři případy: Když je Fvz = Fg, pak se těleso v kapalině volně vznáší. Když je Fvz < Fg, pak těleso v kapalině klesá ke dnu.

5. Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou Fvz, která je rovna gravitační síle Fg, působící na kapalinu tělesem vytlačenou. Příklad: Napustíte vanu až po okraj. Do vany se položíte.Jistý objem vody přeteče na podlahu. Tento objem je stejně velký jako objem našeho těla. Kdybychom tuto přetečenou vodu zvážili, mohli bychom vypočítat ze zjištěné hmotnosti gravitační sílu, která na tento objem vody působí. Velikost vypočítané gravitační síly je rovna vztlakové síle, která nás ve vodě nadnáší.

6. Když je Fvz > Fg, pak těleso v kapalině stoupá vzhůru k volnému povrchu. Pro GRAVITAČNÍ SÍLU, působící na těleso o objemu V, platí vztah Fg = m · g = V · ςt · g, kde ςt je hustota látky tělesa, V = objem, g = gravitační zrychlení Pro VZTLAKOVOU SÍLU, působící na těleso o objemu V, platí vztah Fvz = V · ς· g, kde ς je hustota kapaliny, V = objem ponořené části tělesa,g = konstanta Pokud obě síly porovnáme, zjistíme, že plavání těles závisí na tom, zda je hustota kapaliny větší (menší či rovna) než hustota látky tělesa. Můžeme napsat důležitý závěr: Když je ςk < ςt, pak těleso v kapalině klesá ke dnu. (hustota tělesa větší než hustota kapaliny) Když je ςk = ςt, pak se těleso v kapalině volně vznáší. (hustota stejná) Když je ςk > ςt, pak těleso v kapalině stoupá vzhůru k volnému povrchu (hustota tělesa menší než hustota kapaliny)

7. Těleso se ponoří do kapaliny tím větší částí svého objemu, čím je jeho hustota větší, nebo čím je hustota kapaliny menší. Tohoto poznatku využívají hustoměry (slouží k měření hustoty kapalin). Archimédův zákon nám vlastně vysvětluje, proč mohou některá tělesa, těžší než kapalina, plavat. Proč vlastně??? Proč vlastně??? Proč vlastně??? Závisí na to na hustotě kapaliny a tělesa. Když je hustota tělesa menší, než hustota vody, plave těleso po hladině. S hustotou souvisí objem. Čím menší hustota, tím větší může být objem. Čím víc vody libovolné těleso vytlačí, tím více ho voda nadnáší. Například loď je nadnášena vztlakem vody. Využívá se zde také Archimédův zákon pro vzduch. I člověk může ve vodě měnit svůj objem vydechováním a nadechováním. Ke splývání se musíš nadechnout, u potápění vydechnout.

8. Ponorky mají nádrže , které se nazývají „vodní přítěž“.Při ponořování je do nádob vpuštěna voda (průměrná hustota ponorky se zvětší), převládne tíhová síla  ponorka se ponoří. Při vynořování je do nádob vpuštěn vzduch (a vytlačena voda) – průměrná hustota ponorky se zmenší. Vztlaková síla převládne nad tíhovou a ponorka se vynoří. Princip ponorky

9. Přetížená loď se potopí, protože její hustota překročí hustotu vody

10. Poznej z obrázku, proč ten míč, zase zpátky vyskočí, když rukou přitlačíš na hladinu. Archimédův zákon v sypkých materiálech - odkaz

11. Vrána a Archimédův zákon Nejen že vrána obelstila lišku, ale dokázala využít Archimédův zákon ku svému prospěchu. Zde je důkaz http://fyzmatik.pise.cz/163617-vrana-a-archimeduv-zakon.html

12. Použité prameny: duben 2011 http://www.zscholtice.cz/svs/lacko/fyzika_7roc/ucivo.html, http://www.sborovna.cz/kniznica.php?action=show_version&id=57440&hit=56616 http://archimeduvzakon.chytrak.cz/paragraph.html Dětská encyklopedie vědy a techniky, Craigová, Rosney Fyzika, učebnice pro ZŠ avíceletá gymnázia, Fraus