Как передвигать воду силой

Архимедова сила: что это такое и как действует

Рассказываем, почему железные корабли не тонут, а воздушные шары летают, что такое «эврика» и при чём здесь Дональд Дак.

Гениальный учёный Архимед, живший в древнегреческих Сиракузах в III веке до нашей эры, прославился среди современников как создатель оборонительных машин, способных перевернуть боевой корабль. Другое его изобретение, «Архимедов винт», по сей день остаётся важнейшей деталью гигантских буровых установок и кухонных мясорубок. Мир обязан Архимеду революционными открытиями в области оптики, математики и механики.

Его личность окутана легендами, порой весьма забавными. С одной из них мы и начнём нашу статью.

«Эврика!» Открытие закона Архимеда

Однажды царь Сиракуз Гиерон II обратился к Архимеду с просьбой установить, действительно ли его корона выполнена из чистого золота, как утверждал ювелир. Правитель подозревал, что мастер прикарманил часть драгоценного металла и частично заменил его серебром.

В те времена не существовало способов определить химический состав металлического сплава. Задача поставила учёного в тупик. Размышляя над ней, он отправился в баню и лёг в ванну, до краёв наполненную водой. Когда часть воды вылилась наружу, на Архимеда снизошло озарение. Такое, что учёный голышом выскочил на улицу и закричал «Эврика!», что по-древнегречески означает «Нашёл!».

Он предположил, что вес вытесненной воды был равен весу его тела, и оказался прав. Явившись к царю, он попросил принести золотой слиток, равный по весу короне, и опустить оба предмета в наполненные до краёв резервуары с водой. Корона вытеснила больше воды, чем слиток. При одной и той же массе объём короны оказался больше, чем объём слитка, а значит, она обладала меньшей плотностью, чем золото. Выходит, царь правильно подозревал своего ювелира.

Так был открыт принцип, который теперь мы называем законом Архимеда:

На тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объёме погружённой части тела.

Эта выталкивающая сила и называется силой Архимеда.

Формула силы Архимеда

На любой объект, погружённый в воду, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Таким образом, вес объекта, погружённого в воду, будет отличаться от его веса в воздухе в меньшую сторону. Разница будет равна весу вытесненной воды.

Чем больше плотность среды — тем меньше вес. Именно поэтому погрузившись в воду, мы можем легко поднять другого человека.

Выталкивающая сила зависит от трёх факторов:

• плотности жидкости или газа (p);
• ускорения свободного падения (g);
• объёма погружённой части тела (V).

Сопоставив эти данные, получаем формулу:

Как действует сила Архимеда

Поскольку сила Архимеда, действующая на тело, зависит от объёма его погружённой части и плотности среды, в которой оно находится, можно рассчитать, как поведёт себя то или иное тело в определённой жидкости или газе.

Если плотность тела меньше плотности жидкости или газа — оно будет плавать на поверхности.

Если плотности тела и жидкости или газа равны — тело будет находиться в безразличном равновесии в толще жидкости или газа.

Если плотность тела больше, чем плотность жидкости или газа, — оно уйдёт на дно.

Сила Архимеда в жидкости: почему корабли не тонут

Корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Но если корабль получит пробоину и пространство внутри заполнится водой, то общая плотность судна увеличится, и оно утонет.

В подводных лодках существуют специальные резервуары, заполняемые водой или сжатым воздухом в зависимости от того, нужно ли уйти на глубину или подняться ближе к поверхности. Тот же самый принцип используют рыбы, наполняя воздухом специальный орган — плавательный пузырь.

На тело, плотно прилегающее ко дну, выталкивающая сила не действует. Это учитывают при подъёме затонувших кораблей. Сначала судно слегка приподнимают, позволяя воде проникнуть под него. Тогда давление воды начинает действовать на корабль снизу.

Но чтобы поднять корабль на поверхность, необходимо уменьшить его плотность. Разумеется, воздух в получившем пробоину корпусе не удержится. Поэтому его заполняют каким-нибудь лёгким веществом, например, шариками пенополистирола.

Примечательно, что эта идея впервые пришла в голову не учёным, а авторам диснеевского комикса, в котором Дональд Дак таким образом поднимает со дна яхту Скруджа Макдака. Датский инженер Карл Кройер (Karl Krøyer), впервые применивший метод на практике, по собственному признанию вдохновлялся «Утиными историями».

Сила Архимеда в газах: почему летают дирижабли

В воздухе архимедова сила действует так же, как в жидкости. Но поскольку плотность воздуха обычно намного меньше, чем плотность окружённых им предметов, выталкивающая сила оказывается ничтожно мала.

Впрочем, есть исключения. Воздушный шарик, наполненный гелием, стремится вверх именно потому, что плотность гелия ниже, чем плотность воздуха. А если наполнить шар обычным воздухом — он упадёт на землю. Плотность воздуха в нём будет такая же, как у воздуха снаружи, но более высокая плотность резины обеспечит падение шарика.

Этот принцип используется в аэростатах — воздушные шары и дирижабли наполняют гелием или горячим воздухом (чем горячее воздух, тем ниже его плотность), чтобы подняться, и снижают концентрацию гелия (или температуру воздуха), чтобы спуститься. На них действует та же выталкивающая сила, что и на подводные лодки. Именно поэтому перемещения на аэростатах называют воздухоплаванием.

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS72021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучается архимедова сила.

Когда сила Архимеда не работает

• Если тело плотно прилегает к поверхности. Если между телом и поверхностью нет жидкости или газа — нет и выталкивающей силы. Именно поэтому подводным лодкам нельзя ложиться на илистое дно — мощности их двигателей не хватит, чтобы преодолеть давление толщи воды сверху.
• В невесомости. Наличие веса у жидкости или газа — обязательное условие для возникновения архимедовой силы. В состоянии невесомости горячий воздух не поднимается, а холодный не опускается. Поэтому на МКС создают принудительную конвекцию воздуха с помощью вентиляторов.
• В растворах и смесях. Если в воду налить спирт, на него не будет действовать сила Архимеда, хотя плотность спирта меньше плотности воды. Поскольку связь между молекулами спирта слабее, чем связь молекул воды, он растворится в воде, и образуется новая жидкость — водный раствор спирта.

У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.

Попробовать бесплатно

Интересное по рубрике

Найдите необходимую статью по тегам

Подпишитесь на нашу рассылку

Мы в инстаграм

Домашняя онлайн-школа
Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством

Посмотреть

Рекомендуем прочитать

Реальный опыт семейного обучения

Звонок по России бесплатный

Пишите нам письма

Посмотреть на карте

Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.

Источник

Весёлый эксперимент с крутящимся ведром

Что такое центростремительная сила и можно ли перевернуть ведро с водой над собой и не быть облитым с ног до головы?

Вы всегда думали, что если перевернуть ведро с водой над головой промокните до ниточки? Тогда этот эксперимент вам точно подойдёт. С его помощью можно не только отлично повеселиться, но и показать ребёнку особенности такого природного явления, как центростремительная сила.

Вам понадобятся:

1) Небольшое пластиковое или металическое ведро до 5 литров с крепкой ручкой. Очень важно, чтобы во время эксперимента она не оторвалась;

2) Прозрачная вода. Можно даже набрать тёплую, чтобы было не так неприятно, в случае если эксперимент с первого раза не удастся;

3) Длинная и крепкая верёвка, которая сможет выдержать вес вращающегося ведра.

Порядок действий:

1. Эксперимент стоит проводить на открытом пространстве. Очень не рекомендуется пробовать сделать опыт внутри дома ведь вода может разлиться и повредить мебель.

2. Крепко привяжите длинную верёвку к ручке ведра.

3. Наполните ведро водой на половину.

4. Возьмите конец верёвки в вытянутую руку и начинайте раскручивать ведро движениями влево и вправо пока не начнете крутить ведро по кругу. Старайтесь делать это быстро, так чтобы вся вода сохранялась внутри ведра. Будьте готовы к тому, что если скорость кручения будет недостаточно высока, вы разольёте всю воду на себя.

5. Когда рука устанет крутить, аккуратно в начале спуска после пиковой точки сбавьте скорость ведра и плавно остановите его так, чтобы вода не расплескалась.

Что происходит?

Всем телам свойственна инерция (с латинского бездеятельность) или, другими словами, явление сохранения скорости. Это значит, что когда вы раскручиваете ведро и оно оказывается в верхней точке, в которой вода должна была бы вылиться на вас, кроме силы притяжения действует сила сохранения скорости. Именно поэтому вода не выливается и остаётся в ведре, до тех пор, пока вы будете крутить верёвку с достаточной скоростью. Это и называется центростремительная сила, то есть такая, которая действует на объект движущийся по круговой траектории и направлена к её центру. Поэтому, до тех пор пока вы будете крутить ведро с достаточной скоростью ни одна капля воды не выльется из него.

Как ещё поэкспериментировать?

Возьмите простой стакан наполненный водой в одну руку и быстро двигайте его в сторону. Другой рукой резко остановите движение стакана. Часть воды из него выплеснется. Это ещё один отличный пример инерции. Вода продолжает двигаться с заданной скоростью даже после остановки стакана и поэтому выплёскивается наружу.

Факты

1. Основы нашего эксперимента с ведром описал в своём первом законе Ньютон: свободное тело, на которое не действуют силы со стороны других тел, находится в состоянии покоя или прямолинейного движения.

2. Эффект инерции и центростремительной силы используют на аттракционах и спутниках, которые находятся на околоземной орбите.

3. В быту можно увидеть пример инерции и центростремительной силы просто сбивая резкими встрясками показания ртутного термометра перед использованием.

Источник

Как научится управлять водой

Ни для кого не секрет, что вода обладает сильными энергетическими потоками. Раньше, в далёкие древние времена, магия являлась естественным образом жизни, врождённым, сейчас, по истечению времени, этому необходимо обучаться по новому. Понятно, что в современном мире благодаря комфортабельности, мы потеряли возможность чувствовать природу, а вероятнее пользоваться её тоже. Можно бесконечно наблюдать за тем, как движется река, текут ручьи, но не все знают, что именно вода может нести в себе информацию, позитивную, негативную. Как же сделать так, чтобы от этой энергии шла польза, попробуем разобраться.

Мощнейшая стихия Воды

Она наиболее непредсказуемая, сложная субстанция, предстаёт перед нами в трёх разных состояниях — твёрдая, жидкая, парообразная. Воде издавна молились и поклонялись. А без воды, человек не проживёт больше четырёх дней, так как тело состоит на восемьдесят процентов из неё. Собственно наша планета, наш мир на семьдесят процентов из водяного покрова, океаны, моря, реку, озёра, айсберги. Магия этой стихии основана на её уникальных свойствах.

Живая вода несёт в себе невероятные лечебные силы, ей свойственно заживлять раны, продлевать молодость и даже возвращать умирающих с того света. Живая вода также используется как противоядие, достаточно одного глотка, чтобы очиститься от ядовитого воздействия. Противоположно живой, есть и мёртвая. Конечно, это не яд, такое название она получилась за счёт своих способностей затягивать раны на мёртвых тел людей и животных.

Как научится управлять водой за 5 минут

Для заговора воды, необходимо знать некоторые правила:

1. Первое, что Вам необходимо сделать, это подружиться с ней. Находитесь постоянно рядом с водой, разговаривайте, смотрите.
2. На первых этапах, попробуйте изучить домашнюю воду, та, которая течёт из-под крана, на кухне, в ванной. Не только смотрите на неё, говоря, что-то вслух, а почувствовать. Лёжа в ванной, ощущайте мощь и силу данной стихии, прикройте глаза, расслабьтесь.
3. Понаблюдайте за ней в различных состояниях. К примеру, возьмите лёд, рассмотрите его, от чего он твёрдый, какие частички в нём есть.
4. Летом, самый лучший вариант, это уединиться на берегу реки, или озера, встаньте в воду около берег, аналогично ванной, пытайтесь почувствовать воду.

Практики по управлению водой в домашних условиях

У человека на подсознание заложено управлять водой, необходимо только напомнить это. Как сам объект магии, вода может рассматриваться в различных водных ресурсах, и также, конечно, разливаются по своей силе. К примеру, реки, озёра, моря, океаны и родники являются стационарным источником, а самую главную мощь, несут в себе ключевые воды. Ещё к источнику энергии, относятся и осадки в виде дождя, снега, града, чем с большей силой идут осадки, тем больше они несут в себе силы.

Но к сожалению, в последнее время ситуация с природной атмосферой усугубилась и дожди в основном идут кислотные, они никакой пользы не принесут. Наиболее сильной отдачей, является холодная вода, лёд, а также, сочетание пара со льдом. Такой обряд, как купание в прорубе, либо обтирание снегом после бани, многим знакомо, это отличный способ подпитки энергией. Магическая сила воды в основном относится к целительной, но иногда в оборонительных целях, тоже может быть применена.

Итак, разберем самую простую практику дома. Возьмите таз и наполните его водой, приведите свои мысли в равновесие, поднимите руки над поверхностью и почувствуйте её вибрацию. Попросите её, чтобы она повторяла движения рук, через время по Вашему желанию это будет получаться. Затем, попросите поменять температуру, напрягайтесь и всё получится. Ещё способ заговора, закройте глаза, чтобы Вас ничто не отвлекало, вытяните руки над ёмкостью с водой и представляйте, как начиная с кончиков пальцев, Ваше тело наполняется водой, становиться прозрачным.

Представляйте детально этот процесс, когда Ваше тело полностью «наполнится», переверните руки, и почувствуйте, как из пальцев вытекает прохладная струйка. Проделывайте эту практику регулярно, Вы сливаетесь с самой стихией и становитесь одним целым. Таким образом, Вы не только наполнитесь новой энергией, но и очищаетесь от негативной, отдайте каждой капле, все накопленные переживания. Поверьте, это оказывает весьма сильные действия на Ваше самочувствие в целом.

Другие стихии

Помимо такой мощной частицы природы, как вода, есть ещё три, это, конечно же, воздух, огонь и земля. Ими тоже можно управлять, подпитываться энергией, заговаривать. Они все различаются, объединяет один факт – действовать необходимо только на получение знаний, уважение, чтобы Вы были услышаны, дайте природе знать, Вы её уважаете, чувствуете.

1. Воздух, стихия его позволяет принимать верные решения. А основное правило, чтобы Вы были честны перед собой, недоговорённости воздух не приемлет. Для налаживания общения со стихией, нужно делать воздушные медитации, а именно, находясь в удобной позе с минимальным покровом одежды, дышите ощущая каждой клеточкой воздух, глубоко и ровно. Когда будет получаться легко, добавляйте практику по слиянию со стихией – представляйте себя ветром, летите по небу, куда Вам хочется.
2. Стихия огня довольно сложная. Она не принимает страх, лож, огонь весьма переменчивая стихия. Вы должна быть в гармонии с внутренним Я, принимать себя, иначе огонь не сможет выйти на одну волну с Вами. Практикуйте медитации смотря на огонь, свечки, сливайтесь с ним. Пробуйте управлять направлением языков пламени, поймайте момент, когда Вы будите услышаны.
3. Как и все стихии, земля тоже не проста в овладении. Её используют, как основу жизни, чтобы почувствовать стихию, представьте как одно целое и поместите себе в сердце. Эта медитация весьма простая, как и всегда, в спокойном расположении духа, закройте глаза, представьте уменьшенную проекцию нашей планеты и введите её в грудь, при этом, ощутите чувство любви, тепла.

Все описанные методики направлены на то, чтобы подружиться в первую очередь, с природной стихией. Проделывайте регулярные практики, медитации, не останавливайтесь только на одной стихией. Наши человеческие возможности безграничны.

Напишите свой комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник