Arhimedov zakon: povijest otkrića i suština fenomena za lutke. Akademija zabavnih znanosti. Fizika. Video Zanimljivosti i legende iz života i smrti Arhimeda
Čini se da nema ništa jednostavnije od Arhimedovog zakona. Ali jednom davno i sam Arhimed je bio zaista zbunjen svojim otkrićem. Kako je bilo?
Zanimljiva je priča vezana uz otkriće temeljnog zakona hidrostatike.
Zanimljivosti i legende iz života i smrti Arhimeda
Osim tako divovskog otkrića kao što je otkriće samog Arhimedovog zakona, znanstvenik ima čitav popis zasluga i postignuća. Općenito, bio je genij koji je radio na polju mehanike, astronomije i matematike. Napisao je djela kao što su rasprave "o lebdećim tijelima", "o lopti i cilindru", "o spiralama", "o konoidima i sferoidima", pa čak i "o zrncima pijeska". Najnoviji rad pokušao je izmjeriti broj zrnaca pijeska potrebnih da se ispuni svemir.
Uloga Arhimeda u opsadi Sirakuze
Godine 212. prije Krista Sirakuzu su opsjedali Rimljani. 75-godišnji Arhimed konstruirao je snažne katapulte i lake bacače kratkog dometa, kao i takozvane “Arhimedove kandže”. Uz njihovu pomoć bilo je moguće doslovno preokrenuti neprijateljske brodove. Suočeni s tako snažnim i tehnološkim otporom, Rimljani nisu mogli zauzeti grad jurišom i bili su prisiljeni započeti opsadu. Prema drugoj legendi, Arhimed je pomoću ogledala uspio zapaliti rimsku flotu, fokusirajući sunčeve zrake na brodove. Vjerodostojnost ove legende čini se upitnom, jer Nitko od tadašnjih povjesničara to nije spomenuo.
Arhimedova smrt
Prema mnogim svjedočanstvima, Arhimeda su ubili Rimljani kada su konačno zauzeli Sirakuzu. Evo jedne od mogućih verzija smrti velikog inženjera.
Na trijemu svoje kuće, znanstvenik je razmišljao o dijagramima koje je crtao rukom u pijesku. Vojnik u prolazu stao je na crtež, a Arhimed je duboko zamišljen povikao: "Bježi od mojih crteža." Kao odgovor na to, vojnik koji je nekamo žurio jednostavno je probo starca mačem.
E, sad o bolnoj točki: o Arhimedovom zakonu i moći...
Kako je otkriven Arhimedov zakon i podrijetlo poznate "Eureke!"
Antika. Treće stoljeće pr. Sicilija, gdje još uvijek nema mafije, ali ima starih Grka.
Izumitelj, inženjer i teoretičar iz Sirakuze (grčka kolonija na Siciliji), Arhimed je služio pod kraljem Hierom II. Jednog su dana draguljari izradili zlatnu krunu za kralja. Kralj, budući da je bio sumnjiva osoba, pozvao je znanstvenika k sebi i uputio ga da otkrije sadrži li kruna nečistoće srebra. Ovdje se mora reći da u to daleko vrijeme nitko nije rješavao takva pitanja i slučaj je bio bez presedana.
Arhimed je dugo razmišljao, ništa nije smislio i jednog dana odlučio je otići u kupalište. Tamo je, sjedeći u lavoru s vodom, znanstvenik pronašao rješenje problema. Arhimed je skrenuo pozornost na sasvim očitu stvar: tijelo uronjeno u vodu istiskuje volumen vode jednak volumenu samog tijela.
Tada je Arhimed, čak i ne potrudivši se obući, iskočio iz kupatila i uzviknuo svoje poznato "eureka", što znači "nađen". Pojavivši se kralju, Arhimed je zatražio da mu da poluge srebra i zlata, jednake težine kruni. Mjerenjem i usporedbom volumena vode istisnute krunom i polugama, Arhimed je otkrio da kruna nije napravljena od čistog zlata, već je bila pomiješana sa srebrom. Ovo je priča o otkriću Arhimedovog zakona.
Suština Arhimedovog zakona
Ako se pitate kako razumjeti Arhimedov princip, mi ćemo odgovoriti. Samo sjednite, razmislite i razumijevanje će doći. Zapravo, ovaj zakon kaže:
Na tijelo uronjeno u plin ili tekućinu djeluje sila uzgona jednaka težini tekućine (plina) u volumenu uronjenog dijela tijela. Ta se sila naziva Arhimedova sila.
Kao što vidimo, Arhimedova sila ne djeluje samo na tijela uronjena u vodu, već i na tijela u atmosferi. Sila koja tjera balon da se podigne je ista Arhimedova sila. Arhimedova sila izračunava se pomoću formule:
Ovdje je prvi izraz gustoća tekućine (plina), drugi je ubrzanje gravitacije, treći je volumen tijela. Ako je sila teže jednaka Arhimedovoj sili, tijelo pluta, ako je veća, tone, a ako je manja, pluta dok ne počne plutati.
U ovom smo članku pogledali Arhimedov zakon za lutke. Ako želite naučiti rješavati probleme u kojima se nalazi Arhimedov zakon, obratite se našim stručnjacima. Najbolji autori rado će podijeliti svoje znanje i razložiti rješenje najtežeg problema “na police”.
Izdanje 8
U video lekciji iz fizike Akademije zabavnih znanosti, profesor Daniil Edisonovich govorit će o starogrčkom znanstveniku Arhimedu i nekim od njegovih nevjerojatnih otkrića. Kako znati je li zlato čisto? Kako višetonski brodovi uspijevaju plutati na oceanskim valovima? Naš je život pun tajanstvenih pojava i škakljivih zagonetki. Fizika može dati tragove za neke od njih. Nakon što pogledate osmu video lekciju iz fizike, upoznat ćete se s Arhimedovim zakonom i Arhimedovom silom, kao i poviješću njihova otkrića.
Arhimedov zakon
Zašto predmeti teže manje u vodi nego na kopnu? Za osobu je boravak u vodi usporediv s bestežinskim stanjem. Astronauti to koriste u svojoj obuci. Ali zašto se to događa? Činjenica je da na tijela uronjena u vodu djeluje sila uzgona, što je otkrio starogrčki filozof Arhimed. Arhimedov zakon glasi ovako: tijelo uronjeno u tekućinu gubi onoliko težine koliko teži volumen vode koju istisne. Sila uzgona nazvana je Arhimedom, u čast pronalazača. Arhimed je bio jedan od najvećih znanstvenika stare Grčke. Ovaj briljantni matematičar i mehaničar živio je u Sirakuzi u 3. stoljeću pr. e. U to je vrijeme u Sirakuzi vladao kralj Hiero. Jednog je dana Hieron, primivši zlatnu krunu koju je naručio od obrtnika, posumnjao u njihovo poštenje. Činilo mu se da su sakrili dio zlata danog za njegovu proizvodnju i zamijenili ga srebrom. Ali kako draguljari mogu biti uhvaćeni u krivotvorenju? Hiero je naredio Arhimedu da utvrdi ima li primjesa srebra u zlatnoj kruni. Arhimed je neprestano tražio rješenje problema, nikad ne prestajući razmišljati o njemu dok je radio druge stvari. I rješenje je pronađeno... u kupatilu. Arhimed se nasapunao pepelom i popeo u kadu i dogodilo se nešto što se događa svaki put kad bilo tko, pa čak ni znanstvenik, sjedne u bilo koju kadu, pa čak ni mramornu - voda u njoj naraste. Ali nešto na što Arhimed obično nije obraćao pozornost odjednom ga je zainteresiralo. Ustao je - vodostaj je pao, ponovno je sjeo - voda je porasla; i dizalo se dok je tijelo tonulo. I u tom trenutku Arhimedu je sinulo. U pokusu izvedenom desetak puta vidio je nagovještaj kako je volumen tijela povezan s njegovom težinom. I shvatio sam da je zadatak kralja Hierona rješiv. I bio je toliko sretan zbog svog slučajnog otkrića da je onako - gol, s ostacima pepela po tijelu - trčao kući kroz grad, ispunjavajući ulicu povicima: “Eureka! Eureka!". Tako je Arhimed, prema legendi, pronašao rješenje Hieronova problema. Arhimed je od kralja zatražio dva poluga - srebrnu i zlatnu. Težina svakog ingota bila je jednaka težini krune. Nakon što je prvo stavio srebrni, a zatim zlatni ingot u posudu ispunjenu do vrha vodom, znanstvenik je izmjerio volumen vode istisnute svakim ingotom. Zlato je istisnulo manje vode nego srebro. A sve zato što je volumen komada zlata bio manji od komada srebra iste težine. Uostalom, zlato je teže od srebra. Arhimed je zatim uronio krunu u posudu i izmjerio volumen vode koju je istisnula. Kruna je istiskivala manje vode od srebrne poluge. ali više od poluge zlata. Tako je prevara zlatara razotkrivena. Zahvaljujući Arhimedovoj snazi, divovski brodovi teški stotine tisuća tona mogu ploviti. To je zbog činjenice da imaju veliki pomak. Odnosno, njihov volumen je takav da istiskuje ogromnu količinu vode. I kao što se sjećate, što je veći volumen tijela, to jača Arhimedova sila djeluje na njega.
EKSPERIMENTI na temu “Arhimedova moć”
Znanost je divna, zanimljiva i zabavna. Ali teško je vjerovati u čuda od riječi; morate ih dodirnuti vlastitim rukama. Postoji doživljaj - zabavan!
A ako si pažljiv,
Neovisan u umu
I to s fizikom iz prve ruke
To je zanimljivo iskustvo -
Smiješno, uzbudljivo -
On će vam otkriti tajne
I novi snovi!
1) Živa i mrtva voda
Stavite na stol staklenu teglu od litre napunjenu 2/3 vodom i dvije čaše s tekućinom: jednu s natpisom "živa voda", drugu s oznakom "mrtva voda". Stavite gomolj krumpira (ili sirovo jaje). On se utapa. Dodajte “živu” vodu u teglu i gomolj će isplivati; dodajte “mrtvu” vodu i opet će potonuti. Dodavanjem jedne ili druge tekućine možete dobiti otopinu u kojoj gomolj neće isplivati na površinu, ali neće ni potonuti na dno.
Tajna doživljaja je da u prvoj čaši - zasićena otopina kuhinjska sol, u drugom - obična voda. (Savjet: prije demonstracije krumpir je bolje oguliti i u staklenku uliti slabu otopinu soli kako bi i lagano povećanje njezine koncentracije imalo učinka).
2) Ronilac s kartezijanskom pipetom
Napunite pipetu vodom dok ne ispliva okomito, gotovo potpuno uronjena. Stavite ronilačku pipetu u prozirnu posudu plastična boca do vrha ispunjen vodom. Zatvorite bocu poklopcem. Pritiskom na stijenke posude ronilac će se početi puniti vodom. Promjenom tlaka navedite ronioca da slijedi vaše naredbe: "Dolje!", "Gore!" i "Stani!" (zaustavite se na bilo kojoj dubini).
3) Nepredvidivi krumpiri
(Pokus se može izvesti s jajetom). Gomolj krumpira stavite u staklenu teglu do pola napunjenu Vodena otopina stolna sol. On pluta na površini.
Što se događa s krumpirom ako u posudu dodate vodu? Obično odgovaraju da će krumpir isplivati. Kroz lijevak uz stijenku posude oprezno ulijevajte vodu (gustoća joj je manja od gustoće otopine i jajeta) dok se ne napuni. Krumpir, na iznenađenje publike, ostaje na istoj razini.
4) Rotirajuća breskva
Ulijte gaziranu vodu u čašu. Ugljični dioksid otopljen u tekućini pod pritiskom će početi izlaziti iz nje. Stavite breskvu u čašu. Odmah će isplivati na površinu i... početi se okretati poput kotača. Ponašati Na sličan način bit će dosta dugo.
Kako biste razumjeli razlog ove rotacije, bolje pogledajte što se događa. Obratite pozornost na baršunastu kožicu ploda na čije će se dlačice zalijepiti mjehurići plina. Budući da će na jednoj polovici breskve uvijek biti više mjehurića, na nju djeluje veća sila uzgona i ona se okreće prema gore.
5) Arhimedova sila u masovnoj tvari
Na predstavi “Arhimedova ostavština” stanovnici Sirakuze natjecali su se u “vađenju bisera s dna mora”. Slična, ali jednostavnija demonstracija može se ponoviti pomoću male staklene posude koja sadrži proso (rižu). Stavite tenisku lopticu (ili pluteni čep) unutra i zatvorite poklopac. Okrenite staklenku tako da kuglica bude na dnu ispod prosa. Ako stvorite blagu vibraciju (lagano protresite staklenku gore-dolje), tada će se sila trenja između zrna prosa smanjiti, ona će postati pokretljiva i nakon nekog vremena kuglica će pod utjecajem Arhimedove sile isplivati na površinu.
6) Paket je letio bez krila
Stavite svijeću, zapalite je, držite vrećicu iznad nje, zrak u vrećici će se zagrijati,
Nakon otpuštanja paketa pogledajte kako paket leti prema gore pod utjecajem Arhimedove sile.
7) Različiti plivači plivaju različito
Ulijte vodu i ulje u posudu. Spustite maticu, čep i komade leda. Matica će biti na dnu, čep će biti na površini ulja, a led će biti na površini vode ispod sloja ulja.
To se objašnjava uvjetima plutanja tijela:
Arhimedova sila je veća od gravitacije čepa - čep pluta na površini,
Arhimedova sila je manja od sile gravitacije koja djeluje na maticu – orah tone
Arhimedova sila koja djeluje na komad leda veća je od gravitacije leda - čep pluta na površini vode, ali budući da je gustoća ulja manja od gustoće vode, a manja je i od gustoće leda - ulje će ostati na površini iznad leda i vode
8) Iskustvo koje potvrđuje pravo
Objesite kantu i cilindar na oprugu. Volumen cilindra jednak je unutarnjem volumenu kante. Istezanje opruge označeno je pokazivačem. Cijeli cilindar uronite u posudu za lijevanje s vodom. Voda se ulije u čašu.
Volumen prolivene vode jeOvolumen tijela uronjenog u vodu. Indikator opruge označava smanjenje težine cilindra u vodi uzrokovano djelovanjemVsila uzgona.
Ulijte vodu iz čaše u kantu i vidjet ćete da se kazaljka opruge vraća u prvobitni položaj. Dakle, pod utjecajem Arhimedove sile opruga se skupila, te se pod utjecajem težine istisnute vode vratila u početni položaj. Arhimedova sila jednaka je težini tekućine koju je tijelo istisnulo.
9) Ravnoteža je nestala
Napravite papirnati cilindar, objesite ga naopako na polugu i uravnotežite.
Postavimo alkoholnu lampu ispod cilindra. Pod utjecajem topline dolazi do poremećaja ravnoteže i posuda se podiže. Jer Arhimedova moć raste.
Takavškoljke ispunjene toplim plinom ili vrućim zrakom nazivaju se baloni i koriste se u aeronautici.
ZAKLJUČAK
Provodeći pokuse, uvjerili smo se da na tijela uronjena u tekućine, plinove, pa čak i zrnate tvari djeluje Arhimedova sila, usmjerena okomito prema gore. Arhimedova sila ne ovisi o obliku tijela, dubini njegovog uranjanja, gustoći tijela i njegovoj masi. Arhimedova sila jednaka je težini tekućine u volumenu uronjenog dijela tijela.
