Vztlaková síla v kapalinách a plynech
V kapalinách jsou tělesa nadlehčována vztlakovou silou Fvz, která má opačný směr než tíhová síla FG.
http://www.fyzikalni-experimenty.cz/cz/mechanika/ponorovani-valce-vztlakova-sila/
http://kabinet.fyzika.net/aplety/ph14cz/buoyforce_cz.htm
Obr. 1: Vztlaková a tíhová síla působící na těleso ponořené do kapaliny
Obr. 2: Schéma k odvození vztlakové síly
S…obsah podstavy
h…výška krychle (kvádru)
ρ…hustota kapaliny
V…objem ponořené části tělesa
Síly působící na boční stěny se navzájem vyruší.
Fvz = F2 – F1 = ρSh2g – ρSh1g = ρSg(h2 – h1) = ρSgh = ρShg = ρVg
Archimedův zákon:
Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořeného tělesa.
Obr. 3: Chování tělesa ponořeného do kapaliny
Na těleso působí dvě síly:
Fvz = ρVg
FG = mg = ρtVg
ρt…hustota tělesa
Výslednice sil:
F = |FG - Fvz|
F = |ρtVg - ρVg|
F = Vg|ρt - ρ|
Mohou nastat následující případy:
a) ρt > ρ ; FG > Fvz …těleso klesá ke dnu
b) ρt = ρ ; FG = Fvz …těleso se vznáší
c) ρt < ρ ; FG < Fvz …těleso stoupá
d) těleso se částečně vynoří…těleso plove (FG = F´vz)
Pokud se síly nevyrovnají ani na hladině, pak se těleso vznese (balónek napuštěný heliem).
Při vyrovnání sil platí:
FG = ρtVg
F´vz = ρV´g
ρtVg = ρV´g
V…objem celého tělesa
V´…objem ponořené části tělesa
Přístroj na měření hustoty: hustoměr
Nadlehčována jsou i tělesa ve vzduchu (balónky, vzducholodě).
http://pokusy.upol.cz/skolni-pokusy/mechanika/vyveva/archimeduv-zakon-pro-plyny-21/
Obr. 4: Horkovzdušný balón