Кто открыл увеличение сосудов с водой

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

Наше второе сердце – все о капиллярах

Нас очень часто волнует состояние сосудов – все мы знаем, что проблемы с ними могут привести к самым неприятным болезням, включая инсульт, варикоз, инфаркт. И практически никого не интересует – а в каком состоянии у него находятся капилляры? К капиллярам мы относимся несерьезно. И совершенно напрасно. Оказывается, именно они отвечают за наше здоровье и правильную работу системы кровообращения.

Что такое капилляры?

Капилляры – мельчайшие кровеносные сосуды, пронизывающие весь наш организм. Август Крог вычислил, что длина всех капилляров составляет почти 100 000 км. В одних только почках капилляров находится 60 км.

Их невозможно увидеть невооруженным глазом и поэтому они способны доставить кровь, а значит и питательные вещества и кислород везде. Они охватывают наше тело, словно паутина. Если прекращается капиллярное кровообращение в какой-то части тела, там прекращается приток кислорода и питательных веществ. Ткани начинают голодать и затем отмирают. Отсюда следует, что капилляры играют в организме важнейшую роль. По большому счету они даже важнее, чем крупные сосуды, ибо только они могут доставить кровь в самые отдаленные уголки тела. В чем же еще заключается роль капилляров? Об этом поговорим на нашем сайте a2news.ru.

Диаметр капилляров от 5 до 30 мк. Более того, эти сосуды обладают удивительной способностью – они могут менять свой диаметр почти в 2-3 раза, расширяясь или сужаясь. Если капилляры сужаются до минимума, то они не пропустят даже кровяные тельца – только плазму крови. Когда капилляры расширяются до предела, то в их просвет прекрасно попадают красные и белые кровяные тельца.

Еще клетки капиллярных сосудов способны к фагоцитозу, чего не могут клетки иных сосудов. Они могут пожирать постаревшие эритроциты, холестериновые отложения, микроорганизмы. Сквозь стенки капилляров могут проникать питательные вещества, плазма крови – именно благодаря этому качеству и происходит питание тканей организма.

Сужение и расширение капилляров крайне важно для нас. Интересно, что они сокращаются в унисон с остальными сосудами. Согласно исследованиям, сужение капилляров сопровождает повышение давления, а их расширение – понижение. Любые процессы, протекающие в организме, сопровождаются сужением или расширением капилляров.

Если в организме все хорошо, то капилляры пропускают молекулы небольших размеров, то есть только то, что они и должны доставлять – газы, соли, воду. Как только появляется воспаление или повреждаются капиллярные клетки, капилляры начинают пропускать гораздо большие молекулы. Проницаемость увеличивается, что мы видим сразу же, обнаруживая отеки. Либо спустя некоторое время сталкиваясь с последствиями зашлакованности тканей, накопления в них продуктов распада, холестериновых отходов, пигментов, жиров.

Великий физиолог и врач А. Залманов называл капилляры вторым сердцем. Он отводил главную роль в кровообращении именно капиллярам, которые, постоянно сокращаясь и расширяясь, доставляют кровь к каждой клетке тела. Это предположение подтвердили в 1936 году Вейсс и Ванг, увидев работу сосудиков методом капилляроскопии. Французские исследователи Расин и Барух исследовали состояние капилляров при помощи капилляроскопии у многих больных. Они обнаружили, что синдром хронической усталости и слабость сопровождаются тоже нарушением капиллярной циркуляции крови в тканях.

Интересно, что утром капилляры имеют меньший диаметр, а вечером расширяются. Именно с этим и связано ускорение обмена веществ к вечеру и повышение температуры. Зимой и осенью капилляры сужаются сильнее, чем летом. Некоторые исследователи считают, что именно в этом и кроется причина того, что многие болезни обостряются именно в этот период. Во время рентгенотерапии число кожных капилляров сокращается. И это тоже лежит в основе того, что после этой процедуры люди чувствуют себя нехорошо.

На основании изучения роли капилляров Залманов сделал вывод, что в развитии многих болезней повинно нарушение работы капилляров. Разбалансированное их сокращение и отмирание или закупорка приводят к болезням и смерти. При этом человек стареет и умирает от всем известных болезней старости. А причиной старения оказывается старение и нарушение работы капилляров. Последователи Залманова утверждают, что без изучения капилляров и их роли медицина так и не разберется в истинных причинах, приводящих к болезням. В подтверждение этого мнения надо сказать, что до сих пор о многих болезнях говорится: причина их возникновения (этиология) доподлинно неизвестна.

Если коротко резюмировать, то капилляры призваны обеспечивать полноценный обмен веществ, газообмен в тканях, участвуют в синтезе белков, переработке стареющих клеток, являются барьером на пути инфекций.

К чему приводит нарушение работы капилляров

Уже доказано, что варикозное расширение вен начинается с нарушения кровообращения в венозных капиллярах. И только потом процесс возникает в других, более крупных венах.

Самые загадочные и трудно поддающиеся лечению болезнь Рейно и синдром Меньера, проявляющийся стойкими головокружениями, характеризуются застоем и спазмом капилляров. Вообще исследователи обнаружили нарушения работы капилляров при самом огромном количестве болезней, начиная от гриппа и дифтерии и заканчивая почечной эклампсией и вегетососудистой дистонией.

Что же происходит с капиллярами? При определенных условиях мембраны клеток, из которых состоят капилляры, утолщаются, и тогда капилляры становятся непроницаемыми. В других случаях клетки сморщиваются и расстояние между ними увеличивается – капилляры, наоборот, становятся слишком проницаемыми. Это часто происходит при воспалительных заболеваниях и травмах. Календарь всегда будет нужным подарком, а если его украсить каллажом из фото с вами и вашими близкими, то это будет вдвойне приятно. Индивидуальный дизайн для вашего календаря сделают на сайте http://copy.spb.ru/poligr_prod/kalendari/ и вы станете обладателем уникального сувенира. Кроме того, в Копицентре есть возможность воспользоваться доставкой по СПб, поэтому вам не обязательно ехать за готовым заказом. Вот тогда и появляются отеки. Клетки также могут набухать либо разрушаться.

Изменения клеток и мембран капилляров, по последним сведениям, лежат в основе таких болезней, как:
слоновость;
флебит;
артериит;
перикардит;
эндокардит;
инфаркт;
легочные болезни;
нефрит;
пиелонефрит;
нефроз;
болезни ЖКТ;
глаукома;
катаракта;
экзема

Ряд исследователей утверждает, что в основе всех болезней в той или иной степени лежит нарушение работы капилляров. Чтобы успешно вылечить болезнь, надо в первую очередь восстановить проницаемость капилляров и их здоровое состояние.

Дыхание всех клеток нашего тела, их питание и жизнь зависят от состояния капиллярной системы. Но современная медицина почти забыла об этой важной роли капиллярной системы, увлекшись медикаментозным воздействием, которое больше напоминает залатывание дыр и последствий нарушений, а не комплексное лечение их причин. Теперь приходит время вспомнить старые учебники физиологии и переоценить роль и значение капиллярной системы.

Когда орган тела находится в состоянии покоя, то множество его капилляров сужены и почти не работают. Как только наступает состояние активности, то капилляры расширяются и начинают усиленно снабжать кровью орган. Иногда кровоснабжение увеличивается в 700 раз!

В капиллярной системе находится 80 % всего объема крови.

В состоянии покоя только четверть всех капилляров работает. При активности начинает работать вся капиллярная система.

Как вернуть здоровье капиллярам

Доктор Залманов искренне считал, что в основе старения лежит старение капиллярной сети, вернее, постепенное ее угасание и выход из строя все больших и больших ее участков. Выключение капилляров и их закрытие постепенно приводят к тому, что нарушается обмен веществ, организм перестает обновляться так, как в юности, и дряхлеет. Болезни, развивающиеся из-за нарушения работы капилляров, довершают дело.

Что же делать, чтобы разомкнуть порочный круг и не допустить развития инфаркта, инсульта и прочих неприятных болезней старости? Вернуть молодость капиллярной сети! Многие исследователи, включая Залманова, разработали метод омоложения капилляров.

1. Специальные упражнения

Для тренировки и раскрытия капилляров разработаны простые, но действенные упражнения. Самое легкое из них – вибрация. Это упражнение заключается в том, что в положении лежа поднимаются вверх руки и ноги и ими совершаются колебательные вибрирующие движения. Ежедневное выполнение этого упражнения утром активизирует работу капиллярной системы и омолаживает организм, ускоряет обменные процессы.

Хорошо укрепляет капилляры и оздоравливает их любая физическая активность.

Особенно приветствуется массаж с использованием иппликатора Кузнецова.

3. Контрастный душ

Обливание попеременно горячей и холодной водой оказывает волшебный эффект на капиллярную систему. Если при этом использовать специальную насадку на душ Алексеева, то эффект будет еще большим.

Русская баня с венечным массажем и контрастными обливаниями считается одним из самых лучших способов оздоровления сосудов.

4. Скипидарные ванны

Доктор Залманов предложил еще один способ раскрытия замерших капилляров – скипидарные ванны. Они позволяют расширить капилляры, открывают давно закрывшиеся сосуды, восстанавливают капиллярную сеть и способствуют общему оздоровлению организма.

Сегодня разработаны два вида скипидарных эмульсий – желтая и белая. Желтая эмульсия применяется для оздоровления людей, имеющих повышенное давление, белая – пониженное. Для комплексного воздействия советуют смешивать эмульсии в равных пропорциях.

Опять-таки польза от ванн будет только в том случае, если они делаются курсом, регулярно.

В здоровом теле капилляры работают как часы. Но если капиллярная сеть перестала справляться с работой и появились первые признаки хронического голодания тканей, пора позаботиться о самых молчаливых тружениках – капиллярах. Удивительно, от скольких болезней и недомоганий можно избавиться, если начать выполнять несложные и необременительные упражнения по тренировке капилляров каждый день!

• Новости

Источник