Закон Архимеда. Плавание тел




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 и 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:

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-07-17 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: