Prawo Archimedesa
Fizyka — Klasa 2 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.
📘Teoria 1
Siła wyporu
$F_w=\rho_c g V_z$ — równa ciężarowi wypartej cieczy.
Warunek pływania
Ciało pływa, gdy siła wyporu równoważy jego ciężar.
Zastosowania
Statki, areometry, balony.
∑Wzory 1
Co liczy: siłę wyporu równą ciężarowi wypartej cieczy.
🧩Quizy 1
✍Zadania 13
Siłę wyporu obliczamy ze wzoru:
Ciało o objętości $0{,}001\,\mathrm{m}^3$ zanurzono całkowicie w wodzie ($\rho=1000$, $g=10$). Oblicz siłę wyporu.
Klocek o objętości $2000\,\mathrm{cm}^3$ pływa zanurzony w połowie w wodzie. Oblicz siłę wyporu ($g=10$).
Ciało pływa (nie tonie), gdy jego gęstość jest:
Ciało o masie $3\,\mathrm{kg}$ pływa całkowicie zanurzone w cieczy. Oblicz siłę wyporu ($g=10$).
Szklana kulka opada w cieczy: od spoczynku, prędkość dąży do $v_{max}$; siła oporu $F_o=ARv$. Od chwili początkowej do osiągnięcia stałej prędkości wartość przyśpieszenia kulki [A się zwiększa / B się zmniejsza / C pozostaje stała], ponieważ wartość siły oporu [1 się zwiększa / 2 się zmniejsza / 3 pozostaje stała].
Wyraź jednostkę współczynnika $A$ (ze wzoru $F_o=ARv$) za pomocą jednostek podstawowych układu SI. Zapisz przekształcenia; podaj w najprostszej postaci.
Wyprowadź wzór na $v_{max}$ w zależności od: $R$, $\rho_c$ (gęstość cieczy), $\rho_k$ (gęstość kulki), $g$ oraz $A$.
Uczniowie wyznaczali gęstość cieczy, badając pływający pojemnik z piaskiem. Wykres przedstawia $V_z$ (objętość zanurzonej części) w zależności od masy piasku $m_x$; zależność jest liniowa: $V_z=A\,m_x+B$.
a) Narysuj prostą najlepiej dopasowaną. b) Wyznacz $V_z$, gdyby pojemnik pływał bez piasku. c) Oblicz współczynnik $A$.
a) Zapisz warunek równowagi sił dla pływającego pojemnika z piaskiem (wielkościami z zadania). b) Wyprowadź wzory $A(\rho)$ oraz $B(\rho,m_p)$. c) Oblicz gęstość cieczy $\rho$, przyjmując $A=1{,}2\ \tfrac{\text{cm}^3}{\text{g}}$.
Tratwa z $10$ pni (walec, pole podstawy $700\text{ cm}^2$, długość $2$ m). Rys.1 — tratwa bez obciążenia, rys.2 — z ładunkiem ($\vec Q$ = ciężar ładunku).
Dorysuj na każdym rysunku wektory ciężaru tratwy $\vec P$ i siły wyporu $\vec F$, zachowując relacje długości.
Ładunek rozmieszczono równomiernie; przy maksymalnym obciążeniu $25\%$ całkowitej objętości pni wystaje ponad wodę. Oblicz maksymalną masę ładunku. ($\rho_w=1000\,\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, $\rho_d=600\,\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$.)
Gęstość lodu wynosi $900\,\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$, a wody morskiej $1040\,\tfrac{\text{kg}}{\text{m}^3}$. Oblicz, jaka część objętości góry lodowej wystaje ponad powierzchnię wody.