Продолжим изучение архимедовой силы. Проделаем опыты. К коромыслу весов подвесим два одинаковых шара. Их вес одинаков, поэтому коромысло находится в равновесии (рис. «а»). Подставим под правый шар пустой стакан. От этого вес шаров не изменится, поэтому равновесие сохранится (рис. «б»).

Заполним стакан углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха (рис. «в»). Равновесие нарушится, показывая, что вес правого шара стал меньше. Это произошло потому, что на шар в углекислом газе действует большая архимедова сила, чем в воздухе.

Второй опыт. Подвесим к динамометру большую картофелину. Вы видите, что её вес равен 3,5 Н. Погрузим картофелину в воду. Мы обнаружим, что её вес уменьшился и стал равен 0,5 Н.

Вычислим изменение веса картофеля:

DW = 3,5 Н – 0,5 Н = 3 Н

Почему же вес картофеля уменьшился именно на 3 Н? Очевидно потому, что в воде на картофель подействовала выталкивающая сила такой же величины. Другими словами, сила Архимеда равна изменению веса тела:

Fарх – архимедова сила, Н DWт – изменение веса тела, Н

Эта формула выражает способ измерения архимедовой силы: нужно дважды измерить вес тела и вычислить его изменение. Полученное значение равно силе Архимеда.

1. Кроме весов, для опыта нам нужны ...
2. Поскольку шары совершенно одинаковые, следовательно, ...
3. Мы заполняем стакан таким газом, ...
4. Отклонение коромысла свидетельствует, что ...
5. Вес правого шара уменьшился, по той причине, что ...
6. Вес картофелины в воздухе равен ...
7. Что мы скажем про вес картофелины в воде? Он ...
8. Изменение веса картофеля составило ...
9. 3 Н – это значение, которому равна ...
10. Формула в рамке читается так: ...
11. В чём заключается способ измерения архимедовой силы?
12. Для следующего опыта мы воспользуемся ...

Для вывода следующей формулы проделаем опыт с прибором «ведёрко Архимеда». Основные его части следующие: пружина со стрелкой 1, ведёрко 2, тело 3, отливной сосуд 4, стаканчик 5.

Сначала пружину, ведёрко и тело подвешивают к штативу (рис. «а») и отмечают положение стрелки жёлтой меткой. Затем тело помещают в отливной сосуд. По мере погружения тело вытесняет некоторый объём воды, который сливается в стаканчик (рис. «б»). Вес тела становится меньше, пружина сжимается, и стрелка поднимается выше жёлтой метки.

Перельём воду, вытесненную телом, из стаканчика в ведёрко (рис. «в»). Самое удивительное в том, что когда вода будет перелита (рис «г»), стрелка не просто опустится вниз, а укажет точно на жёлтую метку! Значит, вес влитой в ведёрко воды уравновесил архимедову силу. В виде формулы этот вывод запишется так:

Fарх – архимедова сила, Н Wж/г – вес вытесненной жидкости или газа, Н

Обобщая результаты двух опытов, получим закон Архимеда: выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости (или газе), равна весу жидкости (газа), взятой в объёме этого тела и направлена противоположно вектору веса.

В § 3-б мы указали, что сила Архимеда обычно направлена вверх. Поскольку она противонаправлена вектору веса, а он не всегда направлен вниз, архимедова сила также не всегда действует вверх. Например, во вращающейся центрифуге в стакане с водой пузырьки воздуха будут всплывать не вверх, а отклоняясь к оси вращения.

13. Подвесив пружину, ведёрко и тело на штативе ...
14. Снизу под тело подставляют ...
15. Тело, погружаясь в отливной сосуд, ...
16. Весь вытесненный телом объём воды ...
17. При погружении тела в воду его вес ...
18. Так как вес тела, погруженного в воду, уменьшился, ...
19. Продолжим опыт, и для этого ...
20. После переливания всей воды из стаканчика в ведёрко...
21. Из опыта с «ведёрком Архимеда» мы делаем вывод, что ...
22. Формула, полученная обобщением результатов двух наших опытов (с углекислым газом и водой в ведёрке), гласит, что ...
23. В дополнение к формуле, закон Архимеда утверждает, что архимедова сила ...
24. Поскольку во вращающейся центрифуге вес тел изменяется и направлен не вниз, то ...