Prawo Archimedesa. Siła wyporu.
Po zanurzeniu kulki w wodzie siłomierz wskaże wartość: 4 N
Na podstawie prawa Archimedesa wiemy, że na każde ciało zanurzone
w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo w górę i równa ciężarowi wypartej cieczy.
Metalowa kulka została zważona siłomierzem znajdującym się
w powietrzu.
Po zanurzeniu w wodzie będzie na kulką działa siła wyporu skierowana pionowo w górę.
Siłę wyporu obliczamy z wzoru:
[tex]F_w=d*V*g[/tex]
gdzie:
[tex]d\to[/tex] gęstość cieczy, w której zanurzono ciało ,
[tex]V\to[/tex] objętość ciała zanurzonego w cieczy
[tex]g\to[/tex] współczynnik grawitacji
Wypisujemy dane:
[tex]V=100cm^3[/tex] objętość kulki
[tex]F=5N[/tex] ciężar kulki wyznaczony w powietrzu
[tex]d=1000\frac{kg}{m^3}[/tex] gęstość wody
[tex]g\approx10\frac{m}{s^2}\approx10\frac{N}{kg}[/tex]
Obliczamy siłę wyporu działającą na kulkę po zanurzeniu w wodzie:
Zamieniamy jednostką objętości, aby była zgodna z układem SI
[tex]1m^3=(100cm*100cm*100cm) =1000000cm^3[/tex]
[tex]1cm^3=\frac{1}{1000000}m^3[/tex]
[tex]100cm^3=100*\frac{1}{1000000}m^3=0,0001m^3[/tex]
Obliczmy siłę wyporu działającą na kulkę:
[tex]F_w=d*V*g[/tex]
[tex]F_w=1000\frac{kg}{m^3}*0,0001m^3*10\frac{N}{kg}[/tex]
[tex]F_w=1N[/tex]
Obliczamy wskazanie siłomierza po zanurzeniu kulki w wodzie:
[tex]F_1=F-F_w[/tex]
[tex]F_1=5N-1N=4N[/tex]
