Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Тема урока:
Действие жидкости и газа
на погруженное в них тело
1
1.
Какой закон объясняет работу гидравлических
машин?
Ответ: закон Паскаля.
2. Какой выигрыш в силе даёт машина
изображенная на рисунке? F1 = 200 H,
F2 = 2 000 H.
2 000 H
 10
Ответ:
200 H
2
3. Показать, какими буквами
обозначаются физические величины:
сила
плотность
высота
давление
объем
масса
m F
k
ρ
h
S
p
V
e
q
3
4. Имеются три одинаковых сосуда:
первый наполнен водой, второй –
ртутью, третий – бензином. В каком из
этих сосудов наибольшее давление на
дно?
вода
ртуть
бензин
Ответ: в сосуде с ртутью, т. к. она (ртуть)
имеет наибольшую плотность среди
перечисленных жидкостей.
4
Задание с выбором ответа:
1. Прибор для измерения высоты подъема
называется ... .
2. Атмосферное давление измеряется ... .
3. Горизонтальность поверхности определяется
... .
4. Давление выше или ниже атмосферного
измеряется ... .
5. Скорость движения тела измеряется ... .
Варианты ответов:
А)
спидометром
Г)
Б)
барометром
Д)
В)
манометром
уровнем
альтиметром
5
Тема урока:
Действие жидкости и газа
на погруженное в них тело
6
Демонстрация: действие жидкости на
погруженное в него тело
7
Жидкость давит на дно и стенки сосуда,
а если внутрь её поместить твердое тело,
то оно также будет подвергаться
давлению.
p = ρg h
Распределение
давлений
p1
Появление
выталкивающей силы
 
F2 F
выт

F1

F2


F1  p2F2

F1

F2



Fв ыт  F2  F1
9
Вывод формулы для вычисления
выталкивающей силы

F1
h2

F2
S1
S2
p1= ρжgh1
p2= ρжgh2
(1)
столба жидкости
до
h1 h1 – высота
F
=p
S
F
=p
S
1
1 основания
1
2
2 2
верхнего
S1=S2=S (2)
параллелепипеда,
F1= ρжgh1S
F2= ρжgh2S
(3)
h
h2 – высота столба
F2>F1 жидкости до
нижнего основания
Fвыт= F2 – F1
(4)
параллелепипеда.
Fвыт= ρж gh2S – ρж gh1S = ρж gS(h2 – h1)
h2 – h1 = h – высота параллелепипеда,
Fвыт = ρж gSh
(5)
= VТ , гдеверхней
VТ – объем
параллелепипеда
SSh
–
площадь
грани
параллелепипеда,
1
ρж VТ = mж , где mж – масса жидкости в объеме
параллелепипеда
S2 – площадь нижней грани
параллелепипеда.
Fвыт = mжg = Pж
10
Подставим под правый шар пустой
стакан. От этого вес шаров не изменится,
равновесие
сохранится.
К коромыслу весовпоэтому
подвешены
два одинаковых
шара. Их
вес одинаков, поэтому коромысло находится в
Нальем
в стакан углекислого газа, плотность которого больше
равновесии.
плотности воздуха. Равновесие коромысла нарушится, показывая,
что вес правого шара стал меньше.
11
Выводы:
1. Выталкивающая сила возникает как в жидкостях,
так и в газах.
2. Выталкивающая сила появляется из-за того, что на
нижнюю грань тела действует бóльшая сила
давления, чем на верхнюю.
3. Тело выталкивается из жидкости или газа с силой
Fвыт, равной разности сил давления на нижнюю
грань тела F2 и верхнюю грань F1:
Fвыт= F2 – F1
и направлена противоположно силе тяжести,
приложенной к этому телу.
4. Выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме
погруженного в неё тела: Fж = mжg = Pж.
12
А теперь попробуем ответить на вопрос
Григория Остера из его книги «Физика»:
Где больший вес имеют солидные
караси, в родном озере или на чужой
сковородке?
Ответ. С точки зрения бесстрастной физики, на чужой
сковородке. Хотя оно и родное озеро, но вес карася
там уменьшается на величину выталкивающей силы.
А на сковородке, карась, остается один на один с
силой тяжести.
13
Решение задач
Почему горящий керосин нельзя тушить
водой?
Ответ: Вода будет опускаться вниз и не
закроет доступ воздуха (необходимого для
горения) к керосину.
14
Решение задач
Вес стальной детали в воздухе равен 3 Н, а в
воде 2,7 Н. Чему равна выталкивающая сила?
А)
Б)
В)
Г)
5,7 Н;
0,3 Н;
3 Н;
2,7 Н.
Ответ: Б
15
Решение задач
Брусок А плотно прилегает к дну
сосуда с водой Действует ли
на него выталкивающая сила?
Ответ:
Нет. Для того чтобы появилась
выталкивающая сила необходима
прослойка воды между дном и нижней
гранью бруска. Это вызовет появление
сил давления снизу.
16
Решение задач
Металлическая пластинка опущена в
воду. Действующая на неё выталкивающая сила равна 5 Н. На сколько
сила давления на нижнюю поверхность
пластинки больше, чем на верхнюю.
Ответ: В 5 Ньютон.
17
Решение задач
Большинство водорослей обладает
тонкими гибкими стеблями. Почему
водоросли не нуждаются в прочных,
твердых стеблях ?
Ответ: Выталкивающая сила уменьшает
вес стеблей водорослей.
18