Теория:
Почему в воде человека легко удержать на руках, а при выходе из воды он становится тяжёлым?
Почему огромный железный корабль плывёт, а железный гвоздь тонет?
Почему пенопласт трудно удержать под водой?
Если тело находится в жидкости или газе, то на него действует сила, направленная противоположно силе земного притяжения, которая называется архимедовой силой.
Архимед (287-212 гг. до н.э.)
1. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет подниматься из жидкости — всплывать. В случае с газом это проявляется как поднятие вверх, например, наполненного гелием воздушного шарика.
2. Если архимедова сила равна силе тяжести, то их общая сила равна \(0\), и тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.
3. Если архимедова сила меньше силы тяжести, то тело будет опускаться на дно — тонуть.
Если тело полностью погружено в жидкость или находится в газе, то архимедова сила равна весу жидкости или газа в объёме, вытесненном телом.
Архимедова сила вычисляется по формуле:
.
Почему?
, где \(m\) — масса жидкости, , поэтому вес вытесненной жидкости равен , архимедова сила равна этому весу.
Из формулы можно сделать выводы:
1. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то архимедова сила больше веса тела, и тело всплывает (и после этого плавает на поверхности жидкости).
2. Если плотность тела равна плотности жидкости, то архимедова сила равна весу тела, и тело плавает внутри жидкости.
3. Если плотность тела больше плотности жидкости, то архимедова сила меньше веса тела — и тело тонет.
Подводная часть корабля занимает большой объём, она вытесняет так много воды, что подъёмная сила становится достаточно большой, чтобы корабль не тонул.
Длина корабля «Silver Shadow» — \(186\) метров, осадка — \(6,12\) метров. Общая масса корабля — \(28\) \(258\) тонн.
Современная подводная лодка, которая может опускаться на глубину до \(40\) метров
Средняя плотность подводной лодки регулируется количеством воды в камерах: если они наполняются водой, то подводная лодка ныряет, а когда вода заменяется сжатым воздухом — лодка всплывает.