Рассказ учителя. Текст. Урок 13. Выталкивающая сила.

Учитель:
— Ребята, представьте: вы бросаете в воду камень — он тонет. А огромный железный корабль? Плавает! Почему? Всё дело в волшебной силе, которую открыл ещё древнегреческий учёный Архимед.

1. Сила, которая выталкивает

— Когда вы заходите в бассейн, вода будто пытается вас поднять. Это выталкивающая сила, или сила Архимеда. Она зависит от объёма вашего тела и плотности жидкости.

Формула:

$$F_A={\rho }_{\text{ж}}\cdot g\cdot V_{\text{погр}}$$

— Например, мяч объёмом 0,01 м³ в воде ($\rho =1000\text{ кг}\mathrm{/}{\text{м}}^3$) испытывает силу:

$$F_A=1000\cdot 9,8\cdot 0,01=98\text{ Н }(\approx 10\text{ кг})$$

— Вот почему вам легче плавать в море, чем в реке — солёная вода плотнее!

2. Вес под водой

— Если взвесить гирю в воздухе, а потом опустить в воду, динамометр покажет меньше. Вода "забирает" часть веса, равную $F_A$.

— Пример:
Гиря 10 кг ($P=98\text{ Н}$) в воде "весит" 88 Н. Значит, $F_A=10\text{ Н}$.

3. Почему лёд не тонет?

— Лёд ($\rho =900\text{ кг}\mathrm{/}{\text{м}}^3$) легче воды ($\rho =1000\text{ кг}\mathrm{/}{\text{м}}^3$). Поэтому айсберги плавают, показывая лишь верхушку.

— Условия плавания:

• Тонет: ${\rho }_{\text{тела}}>{\rho }_{\text{жидкости}}$ (камень в воде).

• Плавает: ${\rho }_{\text{тела}}<{\rho }_{\text{жидкости}}$ (деревянный брусок).

• Висит внутри: ${\rho }_{\text{тела}}={\rho }_{\text{жидкости}}$ (подводная лодка в режиме нейтральной плавучести).

4. Воздушные шары и дирижабли

— В воздухе тоже работает закон Архимеда! Шар с гелием (${\rho }_{He}=0,18\text{ кг}\mathrm{/}{\text{м}}^3$) поднимается, потому что воздух ($\rho =1,29\text{ кг}\mathrm{/}{\text{м}}^3$) "выталкивает" его.

— Подъёмная сила:

$$F_{\text{под}}=({\rho }_{\text{возд}}-{\rho }_{\text{газа}})\cdot g\cdot V$$

— Шар объёмом 5 м³ сможет поднять:

$$F_{\text{под}}=(1,29-0,18)\cdot 9,8\cdot 5\approx 54\text{ Н }(\approx 5,5\text{ кг})$$

5. Жизненные примеры

1. Корабли: Их корпус заполнен воздухом, уменьшая среднюю плотность.

2. Рыбы: Используют плавательный пузырь, чтобы "регулировать" глубину.

3. Горячий воздушный шар: Нагретый воздух расширяется, становясь легче холодного.

Прощание:
— Вот и раскрыли секреты плавания и полёта! Запомните: Архимедова сила — это не просто формула, а то, что позволяет кораблям перевозить грузы, а воздушным шарам — парить в небе. На следующем уроке проверим ваши расчёты в лабораторной работе. До встречи!