Архимедова сила как найти плотность тела

Архимедова сила как найти плотность тела

2010-03-24 22:34

Для определения плотности

 однородного тела неправильной формы, объем которого трудно найти при помощи измерения размеров тела, можно поступить следующим образом.

Тело дважды взвешивают на весах: один раз обычным способом, другой раз — погружая тело в жидкость, плотность

 которой известна. Первое взвешивание дает вес тела

, который равен

 (

— плотность тела,

 — его объем). Результат второго взвешивания

 дает разность между весом тела

 и выталкивающей силой

:


. (161.1)

Согласно закону Архимеда

. Заменив в этом равенстве

 на

, получим

. Подставив это выражение в формулу (161.1), придем к соотношению


,

откуда


. (161.2)

В случае неоднородного тела определяемая этой формулой величина

 даст среднюю плотность тела.

161.1.
Определите плотность камня, если вес его в воздухе равен 3,2 Н, а вес в воде равен 1,8 Н.

161.2.
Как определить плотность жидкости

, зная вес какого-нибудь тела в воздухе

, в воде

 и в исследуемой жидкости

?

161.3.
Кусок меди весит в воздухе 4,00 Н, а при погружении в некоторую жидкость весит 3,59 Н. Найдите плотность жидкости, если плотность меди равна

.

161.4.
Кусок пробки весит в воздухе 0,15 Н, кусок свинца весит 1,14 Н. Если, связав их вместе, подвесить оба куска к чашке весов и опустить в керосин, то показание весов будет 0,70 Н. Найдите плотность пробки, полагая плотность свинца равной

, а плотность керосина равной

.

Источник

как найти плотность если известны сила архимеда и объем

миха одновол



Ученик

(100),
на голосовании



6 лет назад

Голосование за лучший ответ

hugo

Искусственный Интеллект

(193169)


6 лет назад

дели силу на gV)))

Сузуя Джузо

Знаток

(284)


1 год назад

Плотность жидкости = Fa(Сила Архимеда) * V (объём) * g (скорость падения (точно не помню))

Похожие вопросы

Источник

Как найти плотность зная силу архимеда и объём

Найдите правильный ответ на вопрос ✅ «Как найти плотность зная силу архимеда и объём …» по предмету 📘 Физика, а если вы сомневаетесь в правильности ответов или ответ отсутствует, то попробуйте воспользоваться умным поиском на сайте и найти ответы на похожие вопросы.

Смотреть другие ответы

Источник
Определение

Архимедова сила (выталкивающая сила, подъемная сила) — сила, с которой жидкость или газ выталкивают погруженное в них тело.

Полезно знать и понимать!

  • Причина возникновения выталкивающей силы: нижняя грань тела находится на большей глубине, чем верхняя, поэтому давление жидкости снизу больше, чем сверху. Из-за разницы в давлениях возникает выталкивающая сила.
  • Архимедова сила всегда направлена вертикально вверх.
  • Архимедова сила равна разности сил давления на нижнюю и верхнюю грани:

FA = FH – FB

  • Также выталкивающая сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости:

FA = Pвозд – Pж

  • Модуль выталкивающей силы определяется с помощью закона Архимеда.

Закон Архимеда

Выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости.

FA = Pж

Частные случаи определения архимедовой силы

Полное погружение

Архимедова сила равна произведению плотности жидкости, объема тела и ускорения свободного падения:

FA = ρжVтg

Vт — объем погруженного в жидкость тела.

Неполное погружение

Архимедова сила равна произведению плотности жидкости, объема погруженной части тела и ускорения свободного падения:

FA = ρжVп.ч.g

Vп.ч. — объем погруженной в жидкость части тела.

Внимание! Если тело погружено в газ, то в формуле нужно использовать плотность этого газа.

Пример №1. При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 1 Н. При опускании груза в воду показание динамометра уменьшается до 0,6 Н. Найдите значение выталкивающей силы.

Выталкивающая сила равна разности веса тела в воздухе и веса тело в воде. Следовательно:

FA = Pвозд – Pж = 1 – 0,6 = 0,4 (Н)

Воздухоплавание

Подъемной силой воздушного шара служит архимедова сила, равная:

FA = ρвоздVшg

Подъемной силе противостоят сила тяжести и сила сопротивления воздуха:

Fтяж = (Mшара + mгаза + mкорз + mгруза)g

Fсопр

Управление шаром:

  •  чтобы взлететь, шар заполняют нагретым воздухом или газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха;
  • чтобы увеличить высоту полета, с шара сбрасывают балласт;
  •  чтобы спуститься на землю, газ охлаждают.

Пример №2. Аэростат объемом 1000 м3 заполнен гелием. Плотность гелия 0,18 кг/м3, плотность воздуха 1,29 кг/м3. Какая выталкивающая сила действует на аэростат?

Выталкивающая сила зависит только от плотности окружающей среды и объема погруженного в него тела. Так как аэростат погружен в воздух полностью:

FA = ρвVтg = 1,29∙1000∙10 = 12,9 (кН)

Архимедова сила и законы Ньютона

Если тело полностью погружено в жидкость (или газ):

  • Архимедова сила равна: FA = ρжVтg.
  • Сила тяжести, действующая на тело: Fтяж = mg = ρтVтg.

Частный случай

Определить минимальную массу груза, который следует положить на плоскую однородную льдину площадью S, чтобы она полностью погрузилась в воду. Толщина льдины h, а плотность льда ρл, плотность воды ρв.

Второй закон Ньютона в векторной форме для льдины, полностью погруженной в воду (она не тонет и не всплывает):

→FA+→Fтяж=0

Так как эти силы направлены в противоположные стороны:

FA = Fтяж

Архимедова сила, действующая только на льдину, равна:

FA = ρвVлg

Сила тяжести равна сумме масс льдины и груза:

Fтяж = (mл + mгр)g

Массу льдины можно выразить через произведение ее плотности на объем, равные произведению ее площади на толщину:

mл = ρлSh

Пример №3. Какую силу надо приложить, чтобы поднять под водой камень, масса которого 30 кг, а объем 12 000 см3?

12 000 куб. см = 0,012 куб. м

Чтобы поднять под водой камень, потребуется сила, равная разности силе тяжести и архимедовой силы, действующей на этот камень:

F = Fтяж – FA = mg – ρвVтg = 30∙10 – 1000∙0,012∙10 = 180 (Н)

Условия плавания тел

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила. Направление движения тела зависит от того, какая из этих сил больше по модулю:

  • Тело тонет, если: mg > FA; ρт > ρж.
  • Тело плавает в толще среды, если: mg = FA; ρт = ρж.
  • Тело всплывает, если: mg < FA; ρт < ρж.

Внимание! Тело, имеющее плотность меньшую, чем плотность жидкости, в которой оно плавает, будет находиться на поверхности, погрузившись в жидкость частично.

Если тело плавает на поверхности:

  • Архимедова сила и сила тяжести, действующие на него, равны: FA= Fтяж.
  • Сила тяжести равна: Fтяж = mg = ρтVтg.
  • Архимедова сила равна: FA = ρжVп.ч.g.
  • Взаимосвязь между объемом и высотой тела правильной формы: V = Sh.

Варианты условий задач на условия плавания тел

Сплошное тело объемом Vт плавает в воде. Причем под водой находится 3/4 его объема. Определите силу тяжести, действующую на тело. Плотность воды ρв.

Второй закон Ньютона в векторной форме:

→FA+→Fтяж=0

Отсюда (проекция на вертикальную ось):

FA = Fтяж

Fтяж = 3ρвVтg/4

Какая часть (в процентах) айсберга находится под водой? Плотность льда ρл, а воды ρв.

Второй закон Ньютона в векторной форме:

→FA+→Fтяж=0

Отсюда (проекция на вертикальную ось):

FA = Fтяж

Отсюда:

ρлVлg = ρвVп.ч.g

Ускорение свободного падения взаимоуничтожается. Чтобы найти погруженную часть айсберга в процентах, нужно:

Vп.ч.Vл=ρлρв

Найденное отношение остается умножить на 100%.

Полое тело плотностью ρт плавает в воде, погрузившись на 1/5 своего объема. Найдите объем полости Vп, если объем тела Vт, а плотность воды ρв.

Второй закон Ньютона в векторной форме:

→FA+→Fтяж=0

Отсюда (проекция на вертикальную ось):

FA = Fтяж

Отсюда:

ρвVп.ч.g = ρт(Vт – Vп)g

Преобразовав выражение, получим:

Vп=Vт(5ρт−ρв)5ρт

Пример №4. Кубик массой 40 г и объемом 250 см3 плавает на поверхности воды. Найдите значение выталкивающей силы, действующей на кубик.

40 г = 0,04 кг

250 см3 = 250∙10–6 м3

Так как тело плавает, Архимедова сила будет равна по модулю силе тяжести, которая определяется формулой:

FA = Fтяж = 0,04∙10 = 0,4 (Н)

Задание EF18524

Деревянный шарик плавает в стакане с водой. Как изменятся сила тяжести и архимедова сила, действующие на шарик, если он будет плавать в подсолнечном масле?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. Увеличится.
  2. Уменьшиться.
  3. Не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Алгоритм решения

  1. Записать условие плавания тел.
  2. На основании условия плавания тел сделать вывод о том, как изменятся указанные физические величины.

Решение

По условию задачи деревянный шарик плавает на поверхности воды. Но это возможно, лишь когда архимедова сила равна силе тяжести:

FAв = Fтяж

Если шарик будет плавать в подсолнечном масле, также можно применить условие плавания тел:

FAм = Fтяж

Сила тяжести зависит только от массы тела, которая остается неизменной. Поэтому сила тяжести тоже не меняется. Но из этого следует:

FAв = FAм

Это возможно благодаря тому, что объем погруженной части шарика в масло будет больше объема погруженной части шарика в воду. Этим компенсируется разница в плотностях жидкостей, но архимедова сила при этом остается неизменной.

Верный ответ: 33.

Ответ: 33

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18477

Ученик изучает силу Архимеда, действующую на тела, полностью погружённые в жидкость. В его распоряжении имеется установка, состоящая из ёмкости с водой и сплошного деревянного шарика объёмом 30 см3. Какая из следующих установок необходима ещё ученику для того, чтобы на опыте обнаружить зависимость силы Архимеда от объёма тела?

№ установки Жидкость, налитая в ёмкость Объём шарика Материал, из которого сделан шарик
1 вода 30 см3 сталь
2 вода 20 см3 дерево
3 керосин 20 см3 дерево
4 подсолнечное масло 30 см3 сталь

Ответ:

а) установка № 1

б) установка № 2

в) установка № 3

г) установка № 4

Алгоритм решения

  1. Сделать анализ задачи. Определить, какие величины в опыте остаются постоянными.
  2. Определить, какие величины должны быть в опыте переменными.

Решение

Ученик изучает силу Архимеда, действующую на тела, полностью погружённые в жидкость. В формулировке слово «жидкость» используется в единственном числе. Следовательно, жидкость во всех опытах будет одной и той же (плотность жидкости будет постоянной). У ученика уже есть установка, в которую входит емкость с водой. Поэтому во второй установке в качестве жидкости тоже должна использоваться вода. Варианты 3 и 4 исключаются.

В формулировки задачи также говорится о «телах». Они могут быть выполнены из разных материалов, и они могут иметь разный объем. Но известно, что архимедова сила зависит только от объема тела. Поэтому во второй установке нужно использовать тело другого объема. В вариантах 1 и 2 этому условию соответствует деревянный шарик объемом 20 куб. см (так как в первой установке используется шарик объемом 30 куб. см).

Отсюда верный ответ: б.

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF22696

Необходимо экспериментально изучить зависимость силы Архимеда, действующей на тело, погружённое в жидкость, от плотности жидкости.

Какие две установки следует использовать для проведения такого исследования?

Алгоритм решения

  1. Установить цели опыта.
  2. Сделать вывод о том, какие величины в опыте должны быть постоянными, а какие — переменными.
  3. Выбрать установки, соответствующие выводу.

Решение

В опыте нужно изучить зависимость силы Архимеда, действующей на тело, погружённое в жидкость, от плотности жидкости. Это значит, что плотность жидкости — величина переменная. Все остальные величины при этом должны оставаться постоянным. Поэтому нам нужны установки с разными жидкостями, но одинаковыми телами. Этому условию соответствуют две установки: «а» и «д».

Ответ: ад

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18057

На границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, имеющих плотности ρ1 = 400 кг/м3 и ρ2 = 2ρ1, плавает шарик (см. рисунок). Какой должна быть плотность шарика ρ, чтобы выше границы раздела жидкостей была одна четверть его объёма?

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

3.Записать второй закон Ньютона в векторной форме.

4.Записать второй закон Ньютона в проекции на ось ординат.

5.Выполнить общее решение.

6.Вычислить искомую величину, подставив известные данные.

Решение

Запишем исходные данные:

• Плотность первой жидкости: ρ1 = 400 кг/м3.

• Плотность второй жидкости: ρ2 = 2ρ1.

• Объем шарика выше границы раздела двух жидкостей: V1 = V/4.

• Объем шарика выше границы раздела двух жидкостей: V2 = 3V/4.

Построим рисунок и укажем все силы, действующие на шарик:

Запишем второй закон Ньютона в векторном виде:

m→g+→FA1+→FA2=0

Запишем второй закон Ньютона в виде проекции на ось ординат:

mg=FA1+FA2

Выразим массу тела через его объем и плотность, выразим выталкивающие силы через закон Архимеда и получим:

ρVg=ρ1gV1+ρ2gV2

Преобразуем выражение, сократив ускорение свободного падения и подставив выражения для объемов погруженных в жидкости частей тела, а также выражение для плотности второй жидкости:

ρV=ρ1V4+2ρ13V4

Объемы сокращаются. Остается:

ρ=ρ14+2ρ134=7ρ14=7·4004=700 (кгм3)

Ответ: 700

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 9k

Источник

Для
определения плотности  однородного тела неправильной
формы, объем которого трудно найти при помощи измерения размеров тела, можно
поступить следующим образом.

Тело
дважды взвешивают на весах: один раз обычным способом, другой раз — погружая
тело в жидкость, плотность  которой известна. Первое
взвешивание дает вес тела , который равен  ( — плотность тела,  — его объем).
Результат второго взвешивания  дает разность между весом тела  и выталкивающей
силой :

.                                                                                                       (161.1)

Согласно
закону Архимеда . Заменив в этом равенстве  на , получим . Подставив это
выражение в формулу (161.1), придем к соотношению

,

откуда

.                                                                                      (161.2)

В
случае неоднородного тела определяемая этой формулой величина  даст среднюю
плотность тела.

161.1.
Определите плотность камня, если вес его в воздухе равен 3,2 Н, а вес в
воде равен 1,8 Н.

161.2.
Как определить плотность жидкости , зная вес какого-нибудь тела в
воздухе ,
в воде  и
в исследуемой жидкости ?

161.3.Кусок меди весит
в воздухе 4,00 Н, а при погружении в некоторую жидкость весит 3,59 Н. Найдите
плотность жидкости, если плотность меди равна .

161.4.Кусок пробки
весит в воздухе 0,15 Н, кусок свинца весит 1,14 Н. Если, связав их вместе,
подвесить оба куска к чашке весов и опустить в керосин, то показание весов
будет 0,70 Н. Найдите плотность пробки, полагая плотность свинца равной , а плотность
керосина равной .

Источник

Добавить комментарий