Fuerza de flotación. Cómo calcular la flotabilidad (flotabilidad) ¿Cuál es la masa de un cuerpo sumergido en un líquido?

Debido a la diferencia de presión en el líquido a diferentes niveles, surge una fuerza de flotabilidad o de Arquímedes, que se calcula mediante la fórmula:

donde: V- el volumen del líquido desplazado por el cuerpo, o el volumen de la parte del cuerpo sumergida en el líquido, ρ Es la densidad del líquido en el que está sumergido el cuerpo, y por tanto, ρV Es la masa del líquido desplazado.

La fuerza de Arquímedes que actúa sobre un cuerpo sumergido en un líquido (o gas) es igual al peso del líquido (o gas) desplazado por el cuerpo. Esta declaración llamada Ley de arquímedes, es válido para cuerpos de cualquier forma.

En este caso, el peso del cuerpo (es decir, la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre el soporte o suspensión) sumergido en el líquido disminuye. Si asumimos que el peso de un cuerpo en reposo en el aire es mg, y esto es exactamente lo que haremos en la mayoría de los problemas (aunque, en términos generales, una fuerza de Arquímedes muy pequeña de la atmósfera también actúa sobre un cuerpo en el aire, porque el cuerpo está sumergido en el gas de la atmósfera), entonces lo siguiente importante La fórmula se puede derivar fácilmente para el peso de un cuerpo en un líquido:

Esta fórmula se puede utilizar para resolver un número grande Tareas. Puede recordarse. Con la ayuda de la ley de Arquímedes, no solo se realiza la navegación, sino también la aeronáutica. De la ley de Arquímedes se deduce que si la densidad media del cuerpo es ρ t es mayor que la densidad de un líquido (o gas) ρ (o de otra manera mg > F A), el cuerpo se hundirá hasta el fondo. Si ρ T< ρ (o de otra manera mg < F A), el cuerpo flotará sobre la superficie del líquido. El volumen de la parte sumergida del cuerpo será tal que el peso del fluido desplazado sea igual al peso del cuerpo. Para levantar el globo en el aire, su peso debe ser menor que el peso del aire desplazado. Entonces Globos llénelo con gases ligeros (hidrógeno, helio) o aire caliente.

Cuerpos de natación

Si un cuerpo está en la superficie de un líquido (flota), entonces solo dos fuerzas actúan sobre él (Arquímedes hacia arriba y la gravedad hacia abajo), que se equilibran entre sí. Si el cuerpo está sumergido en un solo líquido, entonces al escribir la segunda ley de Newton para tal caso y realizar operaciones matemáticas simples, podemos obtener la siguiente expresión conectando volúmenes y densidades:

donde: V bur es el volumen de la parte sumergida del cuerpo, V- volumen corporal completo. Con la ayuda de esta relación, la mayoría de los problemas de los cuerpos nadadores se resuelven fácilmente.

Información teórica básica

Impulso corporal

Impulso(cantidad de movimiento) de un cuerpo se denomina cantidad vectorial física, que es una característica cuantitativa del movimiento de traslación de los cuerpos. El impulso está indicado por R... El impulso del cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por su velocidad, es decir, se calcula mediante la fórmula:

La dirección del vector de impulso coincide con la dirección del vector de velocidad del cuerpo (dirigido tangencialmente a la trayectoria). La unidad de medida del impulso es kg ∙ m / s.

Impulso general del sistema de cuerpos. es igual a vector la suma de impulsos de todos los cuerpos del sistema:

Cambiando el impulso de un cuerpo se encuentra mediante la fórmula (tenga en cuenta que la diferencia entre los impulsos final e inicial es vectorial):

donde: pags n - impulso del cuerpo en el momento inicial del tiempo, pags a - en la final. Lo principal es no confundir los dos últimos conceptos.

Impacto absolutamente resistente- un modelo abstracto de colisión, que no tiene en cuenta las pérdidas de energía por fricción, deformación, etc. No se cuentan otras interacciones que no sean el contacto directo. Con un impacto absolutamente elástico sobre una superficie fija, la velocidad del objeto después del impacto en el módulo es igual a la velocidad del objeto antes del impacto, es decir, la magnitud del impulso no cambia. Solo su dirección puede cambiar. En este caso, el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Golpe absolutamente inelástico- un golpe, como resultado del cual los cuerpos están conectados y continúan su movimiento posterior como un solo cuerpo. Por ejemplo, cuando una bola de plastilina cae sobre cualquier superficie, detiene por completo su movimiento, cuando dos coches chocan, se dispara un enganche automático y también siguen avanzando juntos.

Ley de conservación de la cantidad de movimiento

Cuando los cuerpos interactúan, el impulso de un cuerpo puede transferirse parcial o completamente a otro cuerpo. Si las fuerzas externas de otros cuerpos no actúan sobre un sistema de cuerpos, dicho sistema se llama cerrado.

En un sistema cerrado, la suma vectorial de los momentos de todos los cuerpos incluidos en el sistema permanece constante para cualquier interacción entre los cuerpos de este sistema. Esta ley fundamental de la naturaleza se llama ley de conservación del impulso (MMP)... Su consecuencia son las leyes de Newton. La segunda ley de Newton en forma de impulso se puede escribir de la siguiente manera:

Como se desprende de esta fórmula, si las fuerzas externas no actúan sobre el sistema de cuerpos, o si se compensa la acción de fuerzas externas (la fuerza resultante es igual a cero), entonces el cambio en el momento es igual a cero, lo que significa que se conserva el impulso total del sistema:

De manera similar, puede razonar la igualdad a cero de la proyección de la fuerza sobre el eje seleccionado. Si las fuerzas externas no actúan solo a lo largo de uno de los ejes, entonces se conserva la proyección del impulso sobre este eje, por ejemplo:

Se pueden realizar registros similares para el resto de los ejes de coordenadas. De una forma u otra, debe comprender que en este caso los impulsos en sí pueden cambiar, pero es su suma la que permanece constante. La ley de conservación del momento en muchos casos permite encontrar las velocidades de los cuerpos que interactúan incluso cuando se desconocen los valores de las fuerzas que actúan.

Una de las primeras leyes de la física estudiadas por los estudiantes. escuela secundaria... Al menos aproximadamente esta ley es recordada por cualquier adulto, sin importar lo lejos que esté de la física. Pero a veces es útil volver a definiciones y redacción precisas, y comprender los detalles de esta ley que pueden haberse olvidado.

¿Qué dice la ley de Arquímedes?

Existe la leyenda de que el científico griego antiguo descubrió su famosa ley mientras se bañaba. Sumergido en un recipiente lleno hasta el borde con agua, Arquímedes notó que el agua salpicó al mismo tiempo, y experimentó una inspiración, formulando instantáneamente la esencia del descubrimiento.

Lo más probable es que, en realidad, la situación fuera diferente y el descubrimiento fue precedido por largas observaciones. Pero esto no es tan importante, porque en cualquier caso, Arquímedes logró descubrir el siguiente patrón:

• al sumergirse en cualquier líquido, los cuerpos y los objetos experimentan varias fuerzas multidireccionales a la vez, pero dirigidas perpendicularmente a su superficie;
• el vector final de estas fuerzas se dirige hacia arriba, por lo tanto, cualquier objeto o cuerpo, estando en un líquido en reposo, experimenta empujarse sobre sí mismo;
• en este caso, la fuerza de empuje es exactamente igual al coeficiente que se obtendrá si el producto del volumen del objeto y la densidad del líquido se multiplica por la aceleración de la gravedad.

Entonces, Arquímedes estableció que un cuerpo sumergido en un líquido desplaza tal volumen de líquido, que es igual al volumen del cuerpo mismo. Si solo una parte del cuerpo se sumerge en el líquido, entonces desplazará el líquido, cuyo volumen será igual al volumen de solo la parte que está sumergida.

La misma regla se aplica a los gases, solo que aquí el volumen del cuerpo debe correlacionarse con la densidad del gas.

Se puede formular una ley física y un poco más simple: la fuerza que empuja un determinado objeto fuera de un líquido o gas es exactamente igual al peso del líquido o gas desplazado por este objeto durante la inmersión.

La ley está escrita en la forma de la siguiente fórmula:

¿Cuál es el significado de la ley de Arquímedes?

El patrón descubierto por el científico griego antiguo es simple y completamente obvio. Pero al mismo tiempo, su importancia para La vida cotidiana no puede ser exagerado.

Es gracias al conocimiento de la expulsión de cuerpos por líquidos y gases que podemos construir embarcaciones fluviales y marítimas, así como dirigibles y globos para aeronáutica. Los barcos de metales pesados ​​no se hunden debido al hecho de que su diseño tiene en cuenta la ley de Arquímedes y las numerosas consecuencias de ella: están construidos de tal manera que pueden permanecer en la superficie del agua y no ir al agua. fondo. La aeronáutica opera de acuerdo con un principio similar: utiliza las capacidades expulsivas del aire, volviéndose, por así decirlo, más liviano que él durante el vuelo.

La fuerza de flotación que actúa sobre un cuerpo sumergido en un líquido es igual al peso del líquido desplazado por él.

"¡Eureka!" ("¡Lo encontré!") - fue esta exclamación, según la leyenda, emitida por el antiguo científico y filósofo griego Arquímedes, descubriendo el principio de represión. Cuenta la leyenda que el rey de Siracusa, Garza II, le pidió al pensador que determinara si su corona estaba hecha de oro puro, sin dañar la corona real. No fue difícil para Arquímedes pesar la corona, pero no fue suficiente: fue necesario determinar el volumen de la corona para calcular la densidad del metal del que se fundió y determinar si era oro puro. .

Además, según la leyenda, Arquímedes, preocupado con pensamientos sobre cómo determinar el volumen de la corona, se sumergió en el baño y, de repente, notó que el nivel del agua en el baño subía. Y luego el científico se dio cuenta de que el volumen de su cuerpo desplazaba un volumen igual de agua, por lo tanto, la corona, si se baja a una palangana llena hasta el borde, desplazará de ella un volumen de agua igual a su volumen. Se encontró la solución al problema y, según la versión más popular de la leyenda, el científico corrió a reportar su victoria al palacio real, sin siquiera molestarse en vestirse.

Sin embargo, lo que es cierto es cierto: fue Arquímedes quien descubrió principio de flotabilidad... Si un sólido se sumerge en un líquido, desplazará un volumen de líquido igual al volumen de una parte del cuerpo sumergida en el líquido. La presión que antes actuaba sobre el fluido desplazado ahora actuará sobre el sólido que lo desplazó. Y si la fuerza de flotación que actúa verticalmente hacia arriba resulta ser mayor que la fuerza de gravedad que tira del cuerpo verticalmente hacia abajo, el cuerpo flotará; de lo contrario, se hundirá (se hundirá). Discurso idioma moderno, un cuerpo flota si su densidad media es menor que la densidad del líquido en el que está sumergido.

La ley de Arquímedes se puede interpretar en términos de teoría cinética molecular. En un líquido en reposo, la presión se produce por el impacto de moléculas en movimiento. Cuando se desplaza un cierto volumen de líquido cuerpo solido, el impulso ascendente de impactos de moléculas no recaerá sobre las moléculas líquidas desplazadas por el cuerpo, sino sobre el propio cuerpo, lo que explica la presión que se ejerce sobre él desde abajo y lo empuja hacia la superficie del líquido. Si el cuerpo está completamente sumergido en el líquido, la fuerza de flotabilidad seguirá actuando sobre él, ya que la presión aumenta con la profundidad, y la parte inferior del cuerpo está sujeta a más presión que la superior, de donde surge la fuerza de flotabilidad. Ésta es la explicación de la flotabilidad a nivel molecular.

Este patrón de empuje explica por qué una embarcación hecha de acero, que es significativamente más densa que el agua, permanece a flote. El hecho es que el volumen de agua desplazada por el barco es igual al volumen de acero sumergido en el agua más el volumen de aire contenido dentro del casco del barco por debajo de la línea de flotación. Si promediamos la densidad de la carcasa del casco y el aire en su interior, resulta que la densidad del barco (como cuerpo físico) es menor que la densidad del agua, por lo que la fuerza de flotabilidad que actúa sobre él como resultado de la subida Los impulsos de impacto de las moléculas de agua resultan ser más altos que la fuerza gravitacional de atracción de la Tierra que tira del barco hacia el fondo, y el barco navega.

La flotabilidad es una fuerza de flotabilidad que actúa sobre un cuerpo sumergido en un líquido (o gas) y se dirige en sentido opuesto a la fuerza de gravedad. En casos generales, la fuerza de flotabilidad se puede calcular mediante la fórmula: F b = V s × D × g, donde F b es la fuerza de flotabilidad; V s - el volumen de una parte del cuerpo sumergida en un líquido; D es la densidad del líquido en el que se sumerge el cuerpo; g es la fuerza de gravedad.

Pasos

Cálculo por fórmula

Encuentre el volumen de una parte del cuerpo sumergida en un líquido (volumen sumergido). La fuerza de flotabilidad es directamente proporcional al volumen de la parte del cuerpo sumergida en el líquido. En otras palabras, cuanto más se hunde el cuerpo, mayor es la fuerza de flotabilidad. Esto significa que incluso los cuerpos que se ahogan flotan. El volumen sumergido debe medirse en m 3.

• Para los cuerpos que están completamente sumergidos en un líquido, el volumen sumergido es igual al volumen del cuerpo. Para los cuerpos que flotan en un líquido, el volumen sumergido es igual al volumen de la parte del cuerpo escondida debajo de la superficie del líquido.
• Como ejemplo, considere una bola flotando en el agua. Si el diámetro de la bola es de 1 my la superficie del agua alcanza la mitad de la bola (es decir, está medio sumergida en el agua), entonces el volumen sumergido de la bola es igual a su volumen dividido por 2. El volumen de la bola se calcula mediante la fórmula V = (4/3) π (radio) 3 = (4/3) π (0.5) 3 = 0.524 m 3. Volumen sumergido: 0.524 / 2 = 0.262 m 3.

1. Encuentre la densidad del líquido (en kg / m 3) en el que se sumerge el cuerpo. La densidad es la relación entre el peso corporal y el volumen ocupado por este cuerpo. Si dos cuerpos tienen el mismo volumen, entonces la masa de un cuerpo con mayor densidad será mayor. Como regla general, cuanto mayor es la densidad del líquido en el que se sumerge el cuerpo, mayor es la fuerza de flotabilidad. La densidad de un líquido se puede encontrar en Internet o en varios libros de referencia.

   • En nuestro ejemplo, la pelota está flotando en el agua. La densidad del agua es de aproximadamente 1000 kg / m 3. .
   • Se pueden encontrar las densidades de muchos otros líquidos.

2. Encuentre la fuerza de la gravedad (o cualquier otra fuerza que actúe verticalmente hacia abajo sobre el cuerpo). No importa si el cuerpo flota o se hunde, la gravedad siempre actúa sobre él. En condiciones naturales, la fuerza de gravedad (o más bien la fuerza de gravedad que actúa sobre un cuerpo que pesa 1 kg) es de aproximadamente 9,81 N / kg. No obstante, si sobre el cuerpo actúan otras fuerzas, por ejemplo, la fuerza centrífuga, dichas fuerzas deben tenerse en cuenta y se calcula la fuerza resultante dirigida verticalmente hacia abajo.

   • En nuestro ejemplo, se trata de un sistema estacionario convencional, por lo que solo la gravedad, igual a 9,81 N / kg, actúa sobre la pelota.
   • Sin embargo, si la bola flota en un recipiente con agua, que gira alrededor de un punto, entonces actuará una fuerza centrífuga sobre la bola, que no permite que la bola y el agua salpiquen y que debe tenerse en cuenta en los cálculos.

3. Si tiene los valores para el volumen sumergido de un cuerpo (en m 3), la densidad del líquido (en kg / m 3) y la fuerza de gravedad (o cualquier otra fuerza dirigida verticalmente hacia abajo), entonces puede Calcule la fuerza de flotabilidad. Para hacer esto, simplemente multiplique los valores anteriores y encontrará la flotabilidad (en N).

   • En nuestro ejemplo: F b = V s × D × g. F b = 0,262 m 3 × 1000 kg / m 3 × 9,81 N / kg = 2570 N.

4. Averigüe si el cuerpo flotará o se hundirá. La fórmula anterior se puede utilizar para calcular la fuerza de flotabilidad. Pero al hacer cálculos adicionales, puede determinar si el cuerpo flotará o se hundirá. Para hacer esto, encuentre la fuerza de flotabilidad para todo el cuerpo (es decir, en los cálculos, use todo el volumen del cuerpo, no el volumen sumergido), y luego encuentre la fuerza de gravedad usando la fórmula G = (peso corporal) * (9,81 m / s 2). Si la fuerza de flotación es mayor que la gravedad, entonces el cuerpo flotará; si la fuerza de la gravedad es mayor que la fuerza de flotación, el cuerpo se hundirá. Si las fuerzas son iguales, entonces el cuerpo tiene "flotabilidad neutra".

   • Por ejemplo, considere un tronco de 20 kg (forma cilíndrica) con un diámetro de 0,75 my una altura de 1,25 m, sumergido en agua.
     • Encuentre el volumen del tronco (en nuestro ejemplo, el volumen del cilindro) por la fórmula V = π (radio) 2 (altura) = π (0.375) 2 (1.25) = 0.55 m 3.
     • Luego, calcule la fuerza de flotabilidad: F b = 0.55 m 3 × 1000 kg / m 3 × 9.81 N / kg = 5395.5 N.
     • Ahora encuentre la fuerza de la gravedad: G = (20 kg) (9.81 m / s 2) = 196.2 N. Este valor es mucho menor que el valor de flotabilidad, por lo que el tronco flotará.

5. Utilice los cálculos anteriores para un cuerpo sumergido en gas. Recuerde que los cuerpos pueden flotar no solo en líquidos, sino también en gases, que bien pueden expulsar algunos cuerpos, a pesar de la muy baja densidad de gases (recuerde acerca de una bola llena de helio; la densidad del helio es menor que la densidad del aire , por lo tanto, una bola con helio vuela (flota) en el aire).

   Configurar un experimento

   1. Coloque una taza pequeña en el balde. En este sencillo experimento, mostraremos que una fuerza de flotación actúa sobre un cuerpo sumergido en un líquido, ya que el cuerpo expulsa un volumen de líquido igual al volumen sumergido del cuerpo. También demostraremos cómo encontrar flotabilidad mediante experimentos. Comience colocando una taza pequeña en un balde (o cacerola).

   2. Llena la taza con agua (hasta el borde).¡Ten cuidado! Si el agua se derrama del vaso al cubo, vacíe el agua y comience de nuevo.

      • Para el experimento, digamos que la densidad del agua es 1000 kg / m3 (a menos que esté usando agua salada u otro líquido).
      • Use una pipeta para llenar la taza hasta el borde.

   3. Tome un artículo pequeño que quepa en la taza y no se dañe con el agua. Encuentre la masa de este cuerpo (en kilogramos; para hacer esto, pese el cuerpo en una balanza y convierta el valor en gramos a kilogramos). Luego, sumerja lentamente el objeto en una taza de agua (es decir, sumerja su cuerpo en agua, pero no sumerja sus dedos). Verá que parte del agua ha salido de la taza al cubo.

      • En este experimento, bajaremos un carro de juguete que pesa 0.05 kg en una taza de agua. No necesitamos el volumen de este coche para calcular la flotabilidad.
   4. ), y luego multiplique el volumen de agua desplazada por la densidad del agua (1000 kg / m3).
      • En nuestro ejemplo, el coche de juguete se hundió, desplazando unas dos cucharadas de agua (0,00003 m3). Calculemos la masa del agua desplazada: 1000 kg / m 3 × 0,00003 m 3 = 0,03 kg.

   5. Compare la masa del agua desplazada con la masa del cuerpo sumergido. Si la masa del cuerpo sumergido es mayor que la masa del agua desplazada, entonces el cuerpo se ahogará. Si la masa del agua desplazada es mayor que la masa del cuerpo, entonces flota. Por lo tanto, para que el cuerpo flote, debe desplazar la cantidad de agua con una masa que exceda la masa del propio cuerpo.

      • Por lo tanto, los cuerpos con una masa pequeña pero un gran volumen tienen la mejor flotabilidad. Estos dos parámetros son característicos de los cuerpos huecos. Piense en un barco: tiene una flotabilidad excelente porque es hueco y desplaza mucha agua con un peso reducido del barco. Si el bote no fuera hueco, no flotaría en absoluto (sino que se hundiría).
      • En nuestro ejemplo, la masa del automóvil (0.05 kg) es mayor que la masa del agua desplazada (0.03 kg). Por tanto, el coche se ahogó.
   • Utilice una balanza que se pueda restablecer a 0 antes de cada nuevo pesaje. En este caso, obtendrá resultados precisos.

LA LEY DE ARQUIMEDES–La ley de la estática de líquidos y gases, según la cual una fuerza de flotación, igual al peso del líquido en el volumen del cuerpo, actúa sobre un cuerpo sumergido en un líquido (o gas).

El hecho de que cierta fuerza actúe sobre un cuerpo sumergido en agua es bien conocido por todos: los cuerpos pesados ​​parecen volverse más livianos, por ejemplo, nuestro propio cuerpo cuando se sumerge en un baño. Mientras nada en un río o en el mar, puede levantar y mover fácilmente piedras muy pesadas a lo largo del fondo, aquellas que no podemos levantar en tierra; El mismo fenómeno se observa cuando, por alguna razón, una ballena es arrojada a la orilla - afuera ambiente acuático el animal no puede moverse, su peso excede las capacidades de su sistema muscular. Al mismo tiempo, los cuerpos ligeros resisten la inmersión en agua: para ahogar una bola del tamaño de una pequeña sandía requiere fuerza y ​​destreza; Lo más probable es que no sea posible sumergir una bola con un diámetro de medio metro. Es intuitivamente claro que la respuesta a la pregunta: por qué el cuerpo flota (y los otros se hunden) está estrechamente relacionada con la acción del líquido sobre el cuerpo sumergido en él; uno no puede estar satisfecho con la respuesta de que los cuerpos ligeros flotan y los pesados ​​se hunden: una placa de acero, por supuesto, se ahogará en el agua, pero si se hace una caja con ella, puede flotar; sin embargo, su peso no cambió. Para comprender la naturaleza de la fuerza que actúa sobre un cuerpo sumergido desde el lado del fluido, basta con considerar un ejemplo simple (Fig. 1).

Cubo con borde a sumergido en agua, y tanto el agua como el cubo están inmóviles. Se sabe que la presión en un líquido pesado aumenta en proporción a la profundidad; es obvio que una columna más alta de líquido presiona con más fuerza sobre la base. Es mucho menos obvio (o nada obvio) que esta presión actúa no solo hacia abajo, sino también hacia los lados y hacia arriba con la misma intensidad: esta es la ley de Pascal.

Si consideramos las fuerzas que actúan sobre el cubo (Fig.1), entonces, debido a la simetría obvia, las fuerzas que actúan en las caras laterales opuestas son iguales y se dirigen de manera opuesta: intentan apretar el cubo, pero no pueden afectar su equilibrio o movimiento. Quedan fuerzas que actúan sobre los bordes superior e inferior. Dejar h- profundidad de inmersión del borde superior, r- la densidad del líquido, gramo- aceleración de la gravedad; entonces la presión en la cara superior es

r· gramo · h = p 1

y en el fondo

r· gramo(h + a)= p 2

La fuerza de presión es igual a la presión multiplicada por el área, es decir

F 1 = pags una · a\ up122, F 2 = pags 2 a\ up122, donde a- el borde del cubo,

además, la fuerza F 1 se dirige hacia abajo, y la fuerza F 2 - arriba. Por lo tanto, la acción del líquido sobre el cubo se reduce a dos fuerzas: F 1 y F 2 y está determinada por su diferencia, que es la fuerza de flotabilidad:

F 2 – F 1 =r· gramo· ( h + a)a\ up122 - r gha· a 2 = pga 2

La fuerza es boyante, ya que el borde inferior se encuentra naturalmente debajo del superior y la fuerza que actúa hacia arriba es mayor que la fuerza que actúa hacia abajo. La magnitud F 2 – F 1 = pga 3 es igual al volumen del cuerpo (cubo) a 3, multiplicado por el peso de un centímetro cúbico de líquido (si se toma como unidad de longitud 1 cm). En otras palabras, la fuerza de flotabilidad, que a menudo se denomina Fuerza de Arquímedes, es igual al peso del líquido en el volumen del cuerpo y se dirige hacia arriba. Esta ley fue establecida por el antiguo científico griego Arquímedes, uno de los más grandes científicos de la Tierra.

Si un cuerpo de forma arbitraria (Fig.2) ocupa un volumen dentro del líquido V, entonces la acción del líquido sobre el cuerpo está completamente determinada por la presión distribuida sobre la superficie del cuerpo, y notamos que esta presión no depende en absoluto del material del cuerpo - ("el líquido no importa qué pulsar sobre ").

Para determinar la fuerza de presión resultante en la superficie del cuerpo, debe eliminar mentalmente del volumen V cuerpo dado y llenar (mentalmente) este volumen con el mismo líquido. Por un lado, hay un recipiente con un líquido en reposo, por otro lado, dentro del volumen V- un cuerpo que consta de un líquido dado, y este cuerpo está en equilibrio bajo la acción de su propio peso (líquido pesado) y la presión del líquido sobre la superficie del volumen V... Dado que el peso del líquido en el volumen del cuerpo es pgV y está equilibrado por las fuerzas de presión resultantes, entonces su valor es igual al peso del líquido en el volumen V, es decir. pgV.

Habiendo hecho mentalmente el reemplazo inverso - colocando en volumen V cuerpo dado y observando que este reemplazo no afectará de ninguna manera la distribución de las fuerzas de presión en la superficie del volumen V, podemos concluir que un cuerpo sumergido en un líquido pesado en reposo es actuado por una fuerza ascendente (fuerza de Arquímedes), igual al peso del líquido en el volumen del cuerpo dado.

De manera similar, se puede demostrar que si un cuerpo está parcialmente sumergido en un líquido, entonces la fuerza de Arquímedes es igual al peso del líquido en el volumen de la parte sumergida del cuerpo. Si en este caso la fuerza de Arquímedes es igual al peso, entonces el cuerpo flota sobre la superficie del líquido. Obviamente, si en la inmersión total la fuerza de Arquímedes resulta ser menor que el peso del cuerpo, entonces se ahogará. Arquímedes introdujo el concepto de "gravedad específica" gramo, es decir. unidad de peso volumen de una sustancia: gramo = pg; si aceptamos eso por agua gramo= 1, luego un cuerpo sólido de materia, en el que gramo> 1 se hundirá, y en gramo < 1 будет плавать на поверхности; при gramo= 1 el cuerpo puede flotar (colgar) dentro del líquido. En conclusión, observamos que la ley de Arquímedes describe el comportamiento de los globos en el aire (en reposo a bajas velocidades).

Vladimir Kuznetsov