Archimedov zákon
Najznámejší starogrécky matematik a fyzik Archimedes (287 – 212 p n.l.) sformuloval zákon o hydrostatickej vztlakovej sile podľa legendy: Kráľ Hierón II. si nechal zhotoviť novú zlatú korunu v tvare vavrínového venca a požiadal Archimeda, aby zistil, či je vyrobená z rýdzeho zlata, a či nepoctivý zlatník nepridal do nej menej ušľachtilé kovy. Archimedes musel vyriešiť problém bez poškodenia koruny. Riešenie ho vraj napadlo pri kúpeli, keď si všimol, že hladina stúpla, keď sa ponoril do vody. Uvedomil si, že môže využiť nestlačiteľnosť vody. Ak ponorí korunu do nádoby naplnenej vodou, vytlačený objem vody sa bude rovnať objemu koruny. Vyskočil z kúpeľa, úplne nahý pobiehal syrakúzskymi ulicami a volal "Heuréka" (čo po grécky znamená "Našiel som!", "Už to viem!", "Zvíťazil som!"). Pred kráľom vyvážil na pákových váhach korunu rýdzim zlatom a ponoril korunu aj zlaté závažia do vody. Ak by koruna mala rovnakú hustotu ako zlato, mala by rovnaký objem a bola by rovnako nadľahčovaná. Ale nestalo sa tak – zlatník bol presvedčený, že nikto nedokáže odhaliť jeho podvod so zliatinou zlata so striebrom.
Sila, ktorá nadľahčuje telesá ponorené do tekutiny sa nazýva (hydrostatická) vztlaková sila.
Znenie Archimedovho zákona: Teleso ponorené do tekutiny je nadľahčované silou, ktorá sa rovná tiaži tekutiny telesom vytlačenej.
Archimedov zákon sa uplatňuje napríklad pri plávaní telies, pri riadení ponorky, pri riadení letu balónom, pri rehabilitácii v bazéne, pri zisťovaní objemu.
Plávanie,
ponáranie a vznášanie sa telies v tekutine
Riešenie úloh
- Nakreslite sily, ktoré pôsobia na teleso ponorené do tekutiny
- Vymenujte alebo vyhľadajte možnosti, ktoré môžu nastať, keď teleso úplne ponoríme do tekutiny
- Uveďte príčinu klesania, vznášania sa, stúpania a plávania telies
- Kváder s dĺžkou hrán 4 cm, 5 cm a 8 cm zhotovený z ocele s hustotou 7850 kg/m3 je úplne ponorený do vody s hustotou
1000 kg/m3. Vypočítajte veľkosť vztlakovej sily, ktorá pôsobí na kváder vo vode - Silomer, na ktorom je zavesené závažie, ukazuje hodnotu 3 N. Ak závažie celé ponoríme do oleja, hodnota silomera klesne o 0,6 N. Aká vztlaková sila pôsobí na toto závažie?
- Vypočítajte veľkosť výslednej sily F pôsobiacej na železnú guľu s hmotnosťou 100 g a hustotou 7800 kg.m-3 pri úplnom ponorení do vody. Hustota vody je 1000 kg.m-3.
- Rozhodnite a odôvodnite, či bude na vode plávať dutá oceľová kocka, ktorej vonkajší rozmer hrany je 12 cm, hrúbka stien je d = 0,5 cm a hustota ocele je 7800 kg.m-3.
- Vypočítajte, akou časťou svojho objemu je ponorená ľadová kryha v morskej vode s hustotou 1030 kg.m-3, ak hustota ľadu je 900 kg.m-3?