poniedziałek, 09 kwiecień 2018 08:45

Prawo Archimedesa — o sile wyporu

Człowiek od wieków obserwuje zjawiska występujące w przyrodzie. Chęć uzyskania odpowiedzi na pytania „po co?” oraz „dlaczego?” od zawsze popycha go do prowadzenia licznych eksperymentów i badań. Jednym z ciekawszych, analizowanych zjawisk jest zachowanie przedmiotów w kontakcie z wodą. Jak to się dzieje, że ogromny statek nie tonie, a ważąca kilka ton łódź podwodna może się zanurzać i wynurzać, kiedy tylko zażyczy sobie tego kapitan?

Odkrycie greckiego matematyka

Kilka wieków przed tym, zanim zaczęto budować okręty grecki matematyk – Archimedes zainteresował się wodą i tym, co dzieje się z różnymi ciałami, które mają z nią kontakt. Jak głosi legenda, podczas jednej z kąpieli odkrył, że na ciała zanurzone w wodzie działa od strony płynu siła, która jest skierowana pionowo do góry. Siła ta wypiera ciała z wody, dlatego została nazwana siłą wyporu. Więcej informacji można znaleźć na stronie: www.fizyka.uniedu.pl.

Dlaczego statek nie tonie, a łódź podwodna wynurza się?

Siła wyporu nie jest jedyną, która działa na przedmiot zanurzony w wodzie. Istnieje jeszcze siła ciężkości, która jest skierowana pionowo w dół. Zależność pomiędzy nimi decyduje o tym, co stanie się z ciałem, gdy zostanie włożone do cieczy. Są trzy możliwości:

  1. Ciało nie opadnie na dno ani nie wypłynie na powierzchnię wody: siła wyporu jest równa sile ciężkości (Fw=Fg).

  2. Ciało wypłynie na powierzchnię wody: siła wyporu jest większa niż siła ciężkości (Fw>Fg).

  3. Ciało opadnie na dno: siła wyporu jest mniejsza niż siła ciężkości (Fw<Fg).

Statek nie tonie, ponieważ podczas jego budowy inżynierowie wzięli pod uwagę między innymi to, że siła wyporu i ciężkości muszą znajdować się w równowadze statycznej. Okręty podwodne mogą swobodnie zanurzać się i wynurzać dzięki manewrowaniu stosunkiem obu sił. Warto wiedzieć, że siła wyporu i ciężkości występują również w stanie gazowym: balon wzniesie się do góry szybciej, gdy zostanie w nim podgrzany gaz lub gdy zrzuci się obciążający go balast, ponieważ siła wyporu będzie wówczas większa niż siła ciężkości.

Fizyka jest nauką, która pozwala opisać i zrozumieć zjawiska występujące w otaczającym człowieka świecie. Odkrycia poczynione setki lat wcześniej mają do dzisiaj wpływ na życie ludzi, tak jak zrozumienie oddziaływania siły wyporu pozwoliło między innymi zdobyć oceany oraz odbywać podróże balonem.

Artykuły powiązane