ОП.05. Основы гидравлики и теплотехники
Урок)
Гр. 5. Основы гидравлики и теплотехники
Преподаватель: Рыжонкова С.А.
Адрес электронной почты: ryzhonkovasvetlana@yandex.ru
Тема: Закон Архимеда
Цель: Изучить закон Архимеда
Форма работы: индивидуальная, дистанционное обучение
Тип урока: Урок изучение нового материала (1 урок)
Обеспечение занятий: калькулятор, линейки, карандаши, ручки, рабочая тетрадь.
Место проведения: индивидуальное, электронное обучение
Время проведения: 1 час, (1 урок).
Методические указания к уроку
1.Записать закон Архимеда
2.Нарисовать рис. 2.16 в тетрадь
3. Записать пояснения к рисунку
4. Записать формулы 2.17, 2.18 и пояснения к формулам
5. Записать что называется отстойчивостью
Закон Архимеда. Плавание тел
Определим давление жидкости на полностью погруженное в нее тело. При изображенном на рис. 2.16 расположении координатных осей составляющие Rх и Rу силы давления R на всю поверхность погруженного тела равны нулю и остаются неуравновешенными только составляющие, действующие по оси z:
Определим значение R z. Проведя контурную линию АВ, разделим поверхность тела на две части — верхнюю и нижнюю. На верхнюю часть поверхности жидкость давит с силой R 'z, а на нижнюю — с силой R "z, при этом Rz=R 'z -R ''z. Поскольку R ' z=γWAA'B ' BCA, а R '' z=γWAA'B ' BDA, то Rz=γ(WAA'B ' BCA-WAA'B ' DСA)= -γWACBDA.
Объем WACBDA есть не что иное, как объем погруженного тела W, поэтому
(2.17)
где γ — удельный вес жидкости, в которую погружено тело.
Полученное выражение представляет собой закон Архимеда: сила, с которой жидкость действует на погруженное в нее тело, равна весу жидкости в объеме погруженного тела. Эта сила называется архимедовой подъемной силой, или силой вытеснения.
Если тело погружено в жидкость частично, то сила вытеснения Р выт согласно (2.17) определяется следующим образом:
(2.18)
где W погр – объем части тела, погруженной в жидкость, ρ — плотность жидкости.
Заметим, что знак минус в формуле (2.18) соответствует выбранной системе координат (см. рис. 2.16).
Для однородного тела, плавающего на поверхности жидкости, справедливо соотношение W погр /W= ρт/ρ, (2.19)
где W — объем плавающего тела; ρт — плотность тела.
В плавающем на поверхности жидкости теле кроме центра тяжести С различают еще два центра: центр водоизмещения В — центр тяжести объема погруженной части тела; метацентр М — точка пересечения оси плавания тела с линией действия подъемной силы (при наличии крена).
Остойчивостью плавающего тела называется его способность восстанавливать положение равновесия после прекращения действия внешней силы, вызвавшей крен. Для остойчивости тела необходимо соблюдение условия hм > 0, где
hм — метацентрическая высота — расстояние между метацентром и центром тяжести:
hм = J / W – a, (2.20)
где J — момент инерции плоскости плавания относительно продольной оси; а — расстояние от центра тяжести до центра водоизмещения.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте закон Архимеда?
2. Напишите формулу для определения подъемной силы?
3. Что такое отстойчивость плавающего тела?
Основные источники:
1. О.Н. Брюханов А.Т. Мелик-Аракелян В.И. Коробко
Основы гидравлики и теплотехники 2014 г.
Дополнительные источники: