Prawo

Archimedesa

NA KAŻDE CIAŁO ZANURZONE

W CIECZY

DZIAŁA ZWRÓCONA DO GÓRY

SIŁA WYPORU

RÓWNA CO DO WARTOŚCI

CIĘŻAROWI CIECZY

WYPARTEJ PRZEZ TO CIAŁO

F = d ∙ g ∙ V

Jakie wnioski wyciągamy z tego prawa:

że siła wyporu jest tym większa, im cięższy jest płyn - większa

siła wyporu jest w wodzie, niż w powietrzu i większa w rtęci,
niż w wodzie.

 
 siła wyporu jest tym większa, im większe (rozmiarami,

objętością) jest ciało (a przynajmniej jego zanurzona część)

F = siła wyporu [1N]
d = gęstość cieczy [1kg/m³]
g = przyśpieszenie ziemskie [1N/kg]
V = objętość wypartej cieczy [1m³]

Pływanie ciał

Pływanie ciał po powierzchni cieczy

• Ciało będzie pływało po powierzchni cieczy, jeśli

jego siła wyporu przy maksymalnym zanurzeniu
będzie większa niż ciężar tego ciała.

• Gdy ciało pływa po powierzchni wody siła ciężkości

jest równoważona przez siłę wyporu (siły
ciężkości i wyporu mają równe wartości, ale
przeciwne zwroty). Oczywiście jeśli ciało nie jest
całkowicie zanurzone, to siła wyporu ma jeszcze
pewien „zapas”, dzięki któremu nawet zwiększenie
ciężaru ciała nie spowoduje od razu jego
zatonięcia, bo automatycznie może wzrosnąć siła
wyporu. Do momentu aż zanurzy się całe.

Pływanie ciał całkowicie zanurzonych

Nieco inaczej wygląda sytuacja ciał całkowicie zanurzonych – łodzie

podwodne, zatopione obiekty, balony, tonące przedmioty itd.

Tutaj mamy dwie główne możliwości
1.siła wyporu jest mniejsza od siły ciężkości – ciało tonie.
2.siła wyporu jest większa od siły ciężkości –  ciało wypływa unosząc się do

góry.

Na pograniczu tych dwóch przypadków jest jeszcze trzeci:
3. siły wyporu i ciężkości są sobie równe – wtedy ciało pozostaje w bezruchu

unosząc się w płynie

Powyższy opis zachowania ciała odnosi się tylko do sytuacji, w których

początkowo ciało znajdowało się w bezruchu. Jeśli wcześniej nadano mu
prędkość może ono chwilowo poruszać się niezgodnie z powyższymi
zasadami (do momentu, w którym tarcie płynu nie spowoduje jego
zatrzymania).

Pływalność a gęstość

W przypadku ciał wykonanych z jednolitego materiału
można łatwo przewidzieć czy będą one tonęły, czy
wypływały na powierzchnię płynu. Zależy to od

gęstości ciał

i gęstości płynów w których miałyby one pływać:

• jeżeli gęstość ciała jest większa niż gęstość płynu,

wtedy ciało będzie tonąć.

• jeżeli gęstość ciała jest mniejsza niż gęstość płynu

, wtedy ciało będzie wypływać na powierzchnię.

Przykłady sił wyporu

W cieczy:
• statki pływające po powierzchni – siła wyporu równoważy siłę ciężkości
• łodzie podwodne – statki te mają możliwość manewrowania siłą wyporu i siłą ciężkości, dzięki

czemu są w stanie zanurzać się i wynurzać.

• ryby stosują zasady takie jak łodzie podwodne
• bąbelki pary unoszące się do góry podczas wrzenia są znacznie lżejsze od wody, więc wypływają

na powierzchnię

• lód jest lżejszy od wody, więc unosi się na jej powierzchni
• kominie leżące na dnie morza też podlegają działaniu siły wyporu. Jednak ich ciężar jest duży, więc

ostatecznie przeważa i powoduje, że kamenie nie wypływają.

• Większość obiektów swobodnie pływających w wodzie ma ciężar właściwy zbliżony do ciężaru

wody. Dzięki temu mogą one łatwo manewrować swoją pływalnością - wynurzać się lub zanurzać
głębiej.

W gazie:
• balony, sterowce – manewrując ciężarem (balast) lub wartością siły wyporu (wypuszczanie gazu

nośnego, lub zmiana jego ciężaru właściwego za pomocą podgrzewania)

• bańki mydlane zawierające ogrzane powietrze z płuc początkowo unoszą się do góry (chyba, że

otaczająca je powłoka z mydła jest zbyt ciężka).

• ogrzana para wodna jest lekka, więc wznosi się do góry tworząc chmury. Po oziębieniu skrapla się i

nabiera ciężaru (w sensie ciężaru właściwego), co powoduje, że ostatecznie spada w postaci
deszczu.