Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

КАК ОБОЙТИСЬ БЕЗ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ

В жидкость помещен куб (рис. 6). Давление на одной и той же глубине одинаково, поэтому силы давления, действующие на его боковые грани, уравновешиваются. Сила давления, дей­ствующая на верхнюю грань, меньше силы, дей­ствующей на нижнюю грань, потому что эти грани расположены на разной глубине,— чем глубже, тем давление в жидкости больше. Зна­чит, равнодействующая всех сил, действующих со стороны жидкости на куб, направлена вер­тикально. Это и есть выталкивающая сила.

Для такого простого случая выталкиваю­щую силу рассчитать нетрудно. Но если куб расположен в воде наклонно, рассчитать вытал­кивающую силу гораздо труднее. Если же у тела, опущенного в воду, неправильная форма, для расчета выталкивающей силы уже надо применить высшую математику.

Впрочем, можно найти более легкий и корот­кий путь. Возьмем себе в проводники знаменитого голландского математика и физика Стевина. В конце XVI в. вышла его книга, в ко­торой дан простой и наглядный прием для определения выталкивающей силы. Позже этот прием, правда, в несколько измененном виде, стали называть принципом отвердевания.

Представим себе, что в сосуде с жидкостью какая-то часть ее неправильной формы затвердела, но вес этой части остался неизменным. Затвердевшая» часть не всплывет и не опустится на дно. Следовательно, ее вес Р уравновешивается силой F, т. е. силой давления со стороны оставшейся жидкости (рис. 7,а). 

Мысленно удалим «затвердевший» объем жидкости и вставим на его место твердое тело (из металла) точно такого же объема и формы (рис. 7,б). Жидкость будет «обманута» Ведь для нее ничто не изменилось, и она будет да­вить на это тело с такой же силой, как

раньше давила на жидкость. Если у твердого тела вес

больше, чем у «затвердевшей» жидкости, то оно опустится на дно сосуда. Мы знаем, что в жид­кости вес тела уменьшается. Он становится равным Р-F..,

Если же вес твердого тела меньше, чем вес «затвердевшей жидкости, то выталкивающая сила будет больше, чем сила тяжести тела, и оно всплывет.

Итак, если тело полностью погружено в жидкость, на него действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела. На тело, частично погруженное в жидкость (рис. 8), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Обычно обе эти формулировки объединяют в одну: на тело, частично или полностью погруженное в жидкость, действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом. Этот закон назы­вается законом Архимеда. Выталкивающая сила зависит не от наклона тела и не от его формы, а только от объема вытесненной им жидкости и от ее удельного веса.

83