Зако́н Архиме́да — один из законов статики жидкостей (гидростатики) и газов (аэростатики): на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также называется архимедовой или гидростатической подъёмной силой[1][2].
Почему корабли не тонут?
Корабль сделан из металла, плотность которого больше плотности воды. И, по идее, он должен тонуть. Но дело в том, что корпус корабля заполнен воздухом, поэтому общая плотность судна оказывается меньше плотности воды, и сила Архимеда выталкивает его на поверхность. Если корабль получит пробоину, то пространство внутри заполнится водой — следовательно, общая плотность корабля увеличится. Судно утонет.
В подводных лодках есть специальные резервуары, которые заполняют водой или сжатым воздухом. Если нужно уйти на глубину — водой, если подняться — сжатым воздухом. Рыбы используют такой же принцип в плавательном пузыре — наполняют его воздухом, чтобы подняться наверх.
Человеку, чтобы не утонуть, тоже достаточно набрать в легкие воздух и не двигаться — вода будет выталкивать тело на поверхность. Именно поэтому важно не тратить силы и кислород в легких на панику и борьбу, а расслабиться и позволить физическим законам сделать все за нас.
Формула архимедовой силы для жидкости:
FАрх = ρжgVпогр
ρж — плотность жидкости[кг/м3]
Vпогр — объем погруженной части тела [м3]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с 2.
Дано:
m₁ = 10 кг - масса воды в кастрюле
с₁ = 4200 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость воды
m₂ = 1.2 кг - масса стальной кастрюли
с₂ = 500 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость стали
t₁ = 40°C - начальная температура кастрюли с водой
t₂ = 90°C - конечная температура кастрюли с водой
Определить:
Q - количество теплоты, необходимое для нагрева кастрюли с водой
А) Количество теплоты, требуемое для нагрева воды
Q₁ = c₁ · m₁ · (t₂ - t₁)
Q₁ = 4200 · 10 · (90 - 40)
Q₁ = 2 100 000 (Дж)
В) Количество теплоты, требуемое для нагрева кастрюли
Q₂ = c₂ · m₂ · (t₂ - t₁)
Q₂ = 500 · 1,2 · (90 - 40)
Q₂ = 30 000 (Дж)
С) Количество теплоты. необходимое для нагрева кастрюли с водой
Q = Q₁ + Q₂
Q = 2 100 000 + 30 000 = 2 130 000 (Дж) = 2130 кДж
2130 кДж требуется для нагрева кастрюли с водой
