№8 Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело

Цель работы:
Обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погружённое в неё тело и определить выталкивающую силу.
Приборы и материалы:
Динамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объёма, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.
Указания к работе:
1. Повторите по учебнику § 51 "Архимедова сила".
2. Укрепите динамометр на штативе и подвесьте к нему на нити тело. Отметьте и запишите в таблице показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе.
3. Подставьте стакан с водой и опускайте муфту с лапкой и динамометром, пока всё тело не окажется под водой. Отметьте и запишите в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воде.
4. По полученным данным вычислите выталкивающую силу, действующую на тело.
5. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и снова определите выталкивающую силу, действующую на то же тело.
6. Подвесьте к динамометру тело другого объёма и определите указанным способом (см. пункты 2 и 3) выталкивающую силу, действующую на него в воде.
7. Результаты запишите в таблицу 12.
На основе выполненных опытов сделайте выводы.
От каких величин зависит значение выталкивающей силы?

Таблица 12.

Ответ:

Этапы проведения работы.

1. Закрепим динамометр на штативе подвесив к нему измеряемое нами тело. Запишем в таблицу 12 показание на динамометре.  Данное значение будет весом тела в воздухе.
2. Теперь замерим вес тела в жидкости. Для этого погрузим тело в жидкость полностью. Запишем в таблицу 12 показание динамометра. Данное значение будет весом тела в воде.
3. Теперь можно будет вычислить выталкивающую силу действующую на тело:
$F = P - P_{1}$.
$F_{V1} = 2,7-2,5 = 0,2$ Н.
4. Проведем эксперимент. Теперь вместо пресной воды возьмём насыщенный раствор соли, то есть добавим соль в воду. Посчитаем выталкивающую силу, действующую на это то же тело. По порядку проведем вновь все измерительные операции как в п. 1, 2, 3.
$F_{V1} = 2,7-2,3 = 0,4$ Н.
5. Теперь проведем эксперимент с другим телом. Подвесим к динамометру тело другое тело и определим выталкивающую силу, действующую на него в чистой воде и в растворе соли.
$F_{V2} = 1,9 -1 ,85 = 0,05$ Н − вода.
$F_{V2} = 1,9 - 1,6 = 0,3$ Н − раствор соли.
6. Также записываем результаты в таблицу 12.

Таблица 12.

Мы знаем, что на тела погруженные в жидкость или газ (любую среду), действует выталкивающая сила (сила Архимеда). Сила Архимеда направлена в противоположную сторону относительно силы тяжести. Это значит, что она условно уменьшает вес погруженного в жидкость или газ тела. Разность данных значений равна модулю выталкивающей силы.

Выталкивающая сила зависит от плотности среды и плотности тела. Чем плотнее будет среда и менее плотным тело, тем большая будет разница между ними, тем выше всплывет тело в жидкости, но надо понимать, что сама выталкивающая сила не зависит от плотности тела. 

($F_{а} = gρ_{ж}V_{т}$, где $F_{а}$ − архимедова сила, g − ускорение свободного падения, $ρ_{ж}$ − плотность жидкости, $V_{т}$ − объём погруженного тела.).

Вывод. В лабораторной работе мы нашли выталкивающую силу и изучили ее зависимость от объем и плотности среду, в которую погружают тело. Чем плотнее среда, тем больше будет сила Архимеда.