Варіант 1. Занурення. Тіло починає тонути і врешті опускається на дно посудини.
На тіло діють дві сили:
Тіло занурюється, а це означає, що сила, напрямлена вниз, є більшою:
Оскільки Fтяж = ρтVтg, а Fарх = ρрідgVт, то ρтVтg = ρрідgVт. Після скорочення gVт маємо:
Тіло тоне в рідині або газі, якщо густина тіла є більшою за густину рідини або газу.
Варіант 2. Плавання всередині рідини. Тіло не тоне і не спливає, а залишається плавати в товщі рідини.
Тіло плаває в товщі рідини або газу, якщо густина тіла дорівнює густині рідини або газу.
Варіант 3. Спливання. Тіло починає спливати і врешті зупиняється на поверхні рідини, занурившись у рідину частково.
Поки тіло спливає, архімедова сила є більшою за силу тяжіння:
Коли тіло зупиниться на поверхні рідини, архімедова сила і сила тяжіння будуть зрівноважені:
Тіло спливає в рідині чи газі або плаває на поверхні рідини, якщо густина тіла є меншою, ніж густина рідини або газу.
* Розв'язування задач на цій сторінці передбачає використання мультимедійної дошки. В підручнику розв'язування задачі на сторінці 183.
Задача. Чи буде плавати у воді мідна куля масою 445 г, усередині якої є порожнина об’ємом 450 см3?
Аналіз фізичної проблеми. Щоб визначити, як поводитиметься куля у воді, потрібно густину кулі (ρкулі) порівняти з густиною води (ρводи).
Середня густина суден набагато менша за густину води, тому судна плавають на Ті поверхні, занурюючись на відносно невелику частину свого об’єму.
Глибину, на яку занурюється судно, називають осадкою.
Осадка судна змінюється залежно від навантаження судна та від того, в річковій чи морській воді воно перебуває.
Лінія на корпусі судна, що позначає його максимально допустиму осадку, за якої судно може безпечно плавати, називається ватерлінією.
Вага води, яку витісняє судно, занурене до ватерлінії, тобто архімедова сила, що діє на повністю навантажене судно, називається повною водотоннажністю судна.
Оскільки навантажене судно плаває на поверхні води, то архімедова сила, яка діє на нього, за значенням дорівнює силі тяжіння, що діє на судно з вантажем:
Вантажність судна — максимальна вага вантажу, який судно може взяти на борт, — це різниця між повною водотоннажністю судна та його вагою.
Люди вже давно використовують повітряні кулі (аеростати), що здіймаються завдяки заповненню їхньої оболонки гарячим повітрям або легким газом.
На повітряну кулю в повітрі діє виштовхувальна сила. Середня густина повітряної кулі менша від густини повітря, тому виштовхуваль на сила більша за силу тяжіння і куля піднімається.
Різниця між виштовхувальною (архімедовою) силою і силою тяжіння становить піднімальну силу повітряної кулі.
Повітряні кулі піднімаються тільки до тієї висоти, де густина повітря дорівнює середній густині кулі з вантажем.
* Розв'язування задач на цій сторінці передбачає використання мультимедійної дошки. В підручнику розв'язування задач на сторінках 189 - 191.
Задача 1. У річковому порту судно взяло на борт 100 т вантажу, через що осадка судна збільшилася на 0,2 м і досягла максимально допустимої. Якою є площа перерізу судна на рівні ватерлінії?
Аналіз фізичної проблеми. Коли на судно помістили вантаж, воно збільшило осадку і додатково витіснило певний об’єм води. Відповідно до закону Архімеда, вага вантажу дорівнює вазі витісненої води: Pвант = Pвит. води
Задача 2. Об’єм повітряної кулі дорівнює 400 м3. Куля натягує трос, яким прикріплена до причалу, із силою 800 Н. Після звільнення троса куля змогла піднятися на певну висоту. Якою є густина повітря на цій висоті, якщо густина повітря навколо причалу становить 1,3 кг/м3?
Аналіз фізичної проблеми. Куля припинила підніматися тому, що на цій висоті її середня густина дорівнює густині повітря (ρпов). Щоб визначити середню густину кулі, слід знайти її масу. Масу кулі знайдемо за силою тяжіння, що діє на кулю.
