Kraft Archimedes

The genial Archimedes ólst upp í fjölskyldu stærðfræðingur, fékk frábæra menntun í Alexandríu og eyddi öllu lífi sínu í Sikileyska bænum Syracuse. Hann varð stofnandi fræðilegrar aflfræði, tókst að vinna með vandamáli að finna yfirborðsflatarmál og magn af ýmsum tölum og líkama. Muna oft fræga setninguna sína "Gefðu mér stuðningsstuðning, og ég mun snúa jörðinni!" Og upphrópunarorðið "Eureka!" Þegar hann uppgötvaði lögin, nefndi hann síðar. Að auki var hann framúrskarandi vísindamaður á sviði rúmfræði og vélfræði og verkfræðileg afrek hans gerðu óvart á meðal samtímamanna hans með hugrekki hönnun hans og glæsileika af niðurstöðum. Hann byggði catapults með hár-kasta, kerfið af blokk-skiptimynt kerfi hans leyft að lyfta skipinu fyrir ofan vatnið, og blokk af sól endurspeglar speglar fundin af honum brenndi rómverska flotanum í umsátri Syracuse.

Meðal annarra uppgötvanna sem saga tengir nafn þessa ljómandi vísindamanns, í eðlisfræði Archimedes 'gildi var að eilífu. Þessi uppgötvun var tengd við hagnýt þörf: það var nauðsynlegt að ákvarða heiðarleika jewelers sem framleiddi kórónu fyrir Hiero II konungs. Það sem nú er kallað sérstakt þyngdarafl var vel þekkt þegar á þeim tímum, en hvernig á að ákvarða rúmmál svona flókinnar vöru var óskiljanlegt. Sagan tengist stöðugt uppgötvun lögmáls Archimedes um viðurkenningu baðs af vísindamanni. Kjarni uppgötvunarinnar er sú að Archoyedes virkjunarvirkni virkar á líkamanum í vökvanum, þar sem skilgreiningin er háð sérstökum athygli hönnuða sundbúnaðar, tæki sem starfa í vökva, undir vatni, og hlutir sem tengjast loftbelgum, blöðrur, rifjum, loftskipum osfrv. .

Í klassískri samsetningu laganna segir að gildi Archimedes er jafnþyngd vökvans sem líkaminn sökkti í henni hefur verið fluttur. Undir þessari skilgreiningu er formúlan lýst mjög auðveldlega: ef við gerum ráð fyrir að rúmmál líkamans sökkt í vökvanum sé 0 og þyngdaraflið vökvinn er p, þá er vara þeirra viðeigandi Archimedes gildi. Formúlan fyrir útreikning þess er skrifuð sem hér segir:

Φα = ρ * 0

Mjög oft er freistandi að athuga lög Archimedes með tilliti til lofttegunda - þéttleiki vökvans og gas er allt of ólíkur. Fyrir efasemdamenn er nokkuð einfalt tilraun. Í kassanum með möguleika á að dæla lofti setjum við á vog stóran bolta, til dæmis gler, og jafnvægi málmþyngdar þess.

Í loftinu er þyngd boltans jafnvægi af þyngd þyngdar og við getum skrifað jafnrétti Pm = Pr, sem er ánægður, síðan Hlutirnir eru jafnvægi. Ef við gerum ráð fyrir því að lög Archimedes séu gild, þá virkar gildi Archimedes Φι og Φ2 á boltanum og þyngdinni og þá er hægt að endurskrifa jafnvægisskilyrði á annan hátt:

Pm = Pi, - Pi og Pi = Pi, - Pi, þar sem Pi, og Pi, eru þyngd boltans og þyngdin í tóminu. Síðan starfum við eins og við vorum kennt í skólanum: Pm1 = Pm = Pi1 - P2, þar sem Pm1 = Pi1 - P2 + Pm = Pi + ($ m - F2).

Málið er enn lítið - það er nauðsynlegt að birta innihald ýta sveitir fyrir kúlu og dumbbell: $ m = p * Ow og $ i = p * Oz.

Við gerum skipti á gildi þrýstinganna í tjáningu Pm.

Pm1 = Pr1 - Φι + Φω = Pr1 + (p * Ow - p * Og) = Pr1 + p * (Oy-O2).

Að lokum fáum við tjáningu fyrir þyngd boltans í ógildinu, en þar sem Gm> Dg fer ekki í vafa: þyngd boltans í tóminu er meiri en þyngd dumbbell, þótt í loftinu séu þeir jafnvægi: Pm1 = Pr1 + p2 ).

Ástæðan fyrir þessari niðurstöðu er sú að styrk Archimedes fer eftir sérstökum þyngd loftsins og rúmmál kúlu. Í okkar tilviki er mjög auðvelt að athuga þessa niðurstöðu - þú þarft að flytja loftið úr kassanum. Ef þetta er gert getur maður tryggt að lögmálið sé lög og það er alltaf og alls staðar uppfyllt, bæði í fljótandi og í lofttegundum. Staðfesting á þessu verður lægri, áður jafnvægi, bolti.

Tækið, þar sem raunveruleg tilvist er stöðugt sýning á lögum Archimedes í öllum birtingum hennar, er kafbátur. Stjórnun þyngdar skips til að veruleika alla afbrigði af hreyfingu með hjálp skriðdreka, er gott dæmi um hagnýt notkun mjög forn uppgötvunar í nútíma aðstæðum.