Составители:
Рубрика:
68
В поле тяжести сила “весового” давления жидкости на дно сосуда,
равная
gh
S
ρ
, может не совпадать с весом налитой жидкости. В
расширяющихся кверху сосудах сила давления меньше веса жидкости, а в
сужающихся – больше. В этом заключается так называемый
гидростатический парадокс, который объясняется тем, что сила давления
жидкости на наклонные стенки сосуда имеет вертикальную
составляющую, направленную вниз в расширяющемся сосуде и вверх – в
сужающемся.
Наличие обусловленного полем тяжести гидростатического давления
приводит к существованию статической подъемной силы, действующей
на погруженное в жидкость тело. Значение выталкивающей силы
устанавливается
законом Архимеда: эта сила направлена
противоположно вектору
g, ее модуль равен весу жидкости, объем
которой совпадает с объемом погруженной в жидкость части тела, а
точка приложения этой силы совпадает с центром масс жидкости,
форма которой совпадает с формой погруженной части тела
. Сила
Архимеда определяется по формуле:
VgF
a
⋅
⋅
⋅
=
ρ
, (5.4)
где
ρ
– плотность жидкости,
V – объем погруженной части тела.
Исходя из закона Архимеда, сравнивая выталкивающую силу с весом
тела, определяют условие плавания тел. Это можно проделать
самостоятельно.
Большой интерес представляет вопрос и об устойчивости плавания
тела в том случае, когда оно целиком погружено в жидкость и находится
при этом в состоянии равновесия. Если бы тело,
как и жидкость, было
абсолютно несжимаемым, или сжимаемости тела и жидкости были
одинаковыми, то это равновесие было бы безразличным, и тело
находилось бы в равновесии при любой глубине погружения. Однако у
реальных твердых тел сжимаемость, как правило, меньше сжимаемости
жидкостей. Сплошные тела из таких материалов при равенстве их
плотности жидкости должны
были бы устойчиво плавать в погруженном
состоянии на некоторой глубине. Случайное отклонение от положения
равновесия вверх или вниз сопровождалось бы появлением силы,
возвращающей тело к положению равновесия. Практически, однако, так
никогда не бывает, поскольку совпадение плотности жидкости и
плотности материала твердого тела почти исключено, что необходимо
учитывать, например, при конструировании
подводных лодок.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- …
- следующая ›
- последняя »
