ARCHIMÉDŮV ZÁKON

18. říjen 2012 VY_32_INOVACE_170119_Archimeduv_zakon _DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1. Archimedův zákon

2. Vztlaková síla

Archimedův zákon

Každé těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou.

Jmenujte příklady, které toto tvrzení dokazují.

dále

• lodě se pohybují po vodě

• kámen zvedaný ve vodě je lehčí než na vzduchu

• v bazénu dokážeme zvednout těžšího kamaráda

Obr.1

odpověď

Archimedův zákon

Kde vzniká v kapalině síla, která nadlehčuje tělesa?

• krychle je zcela ponořena ve vodě• tlaková síla působí na každou stěnu krychle

Odvození vztlakové síly:

• boční síly Fo a Fo´ jsou stejně velké a působí opačně, takže jejich výslednice je nulová

• podobně působí síly zepředu a zezadu krychle• ale síly F1 a F2 působí v různých hloubkách, a proto nejsou stejné• síla F2 je větší, neboť působí ve větší hloubce• výslednice těchto sil směřuje vzhůru a říkáme jí vztlaková síla Fvz.

dále

Archimedův zákon

Který nafukovací balón půjde hůře ponořit? (větší nebo menší)

dále

Snáze potopíme menší míč, protože má menší objem a

působí na něj menší vztlaková síla.

odpověď

Obr.3

Obr.2

Archimedův zákon

Která voda nás bude více nadnášet a proč? (mořská nebo sladká)

dále

Více nás bude nadnášet voda mořská, neboť má větší hustotu než voda

sladká.

odpověď

Obr.4

Archimedův zákon

Z pokusu plyne, že vztlaková síla závisí na objemu tělesa, hustotě kapaliny a také samozřejmě na gravitačním zrychlení.

Těchto poznatků využil ve 3. století př. n. l. Archimedes, když formuloval Archimédův zákon.

Archimedes• matematik, fyzik, filozof a astronom• vysvětlil princip páky• vyslovil Archimedův zákon• sestrojil šnekové čerpadlo (tzv. Archimedův šroub)

dále

Archimedes na Wikipedii

Archimedův zákon

Archimedův zákonTěleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa.Velikost vztlakové síly lze odvodit z tlakových sil působících v kapalině.Fvz = S . ρ . g . h2 – S . ρ . g . h1 = S . ρ . g (h2 - h1)

h2 - h1 = h h . S = V

Fvz = ρ . g . V ρ – hustota kapalinyV – objem ponořené části tělesag– tíhové zrychlení

další kapitolazpět na obsah

Vztlaková síla

Na těleso v kapalině působí síly Fg a Fvz.

Fg – tíhová síla tělesa působí svisle dolůFvz – vztlaková síla působí svisle nahoru

dále

Vztlaková síla

Vztlaková síla závisí:

• na ponoření části tělesa • člověk při plavání mění objem při

nadechování (splývání) a vydechování (potápění)

• ryby mají vzduchový měchýř• pomocí ploutví ho ryba stlačuje, tím zmenší

svůj objem a poklesne• naopak při jeho nafouknutí ryba stoupá

dále

odpověď

Vztlaková síla

Vztlaková síla působí i ve vzduchu.Proč ji nepociťujeme?

dále

Vzduch má mnohem menší hustotu než voda (cca 1000x), a

proto je Fvz mnohem menší.

Vztlaková síla

Jak je možné, že horkovzdušný balón stoupá vzhůru?

dále

odpověď

Horký vzduch, který je v balónu, má menší hustotu

než studený a je lehčí. Tato skutečnost způsobí, že

tíhová síla balónu je menší než vztlaková síla. Balón proto stoupá vzhůru. Pilot

mění letovou výšku pomocí hořáku, kterým

vzduch v balónu ohřívá.

Vztlaková síla

Plování tělesTěleso, které vložíme do vody, se pohybuje.

• jestliže Fvz > Fg, tedy hustota tělesa je menší než hustota kapaliny ρt < ρk → TĚLESO STOUPÁ VZHŮRU(ČÁSTEČNĚ SE VYNOŘÍ)

• jestliže Fvz = Fg, pak ρt = ρk → TĚLESO SE VZNÁŠÍ

• jestliže Fvz < Fg, pak ρt > ρk → TĚLESO KLESÁ KE DNU

pozn:. plavání těles – pohyb vodorovnýplování těles – pohyb svislý, tělesa se po čase ustálídále

Vztlaková síla

Jak se budou chovat tělesa po vhození do kádinek s vodou?

dále

vhodit kámen vhodit sáček s vodou vhodit korek

Vztlaková síla

Využití vztlakové síly kapaliny

1. Lodě

2. Ponorky

3. Hustoměr

4. Ledovce 5. Plovací vesty

Vztlaková síla

Loď

• vztlaková síla se vyrovnává se silou tíhovou, proto je ponořena pouze část objemu lodi

• loď je dutá, takže i když je z kovu, tak je její průměrná hustota menší než hustota vody.

další pojemzpět

Obr.5

Vztlaková síla

Ponorka• při ponořování je do nádrží

napuštěna voda, a tím se zvětší průměrná hustota ponorky

→ ponorka klesá

• při vynořování je z nádrží vytlačována voda (je vpouštěn vzduch), tím se průměrná hustota ponorky zmenší → ponorka stoupá

• může klesat do větších hloubek, než se dokáže potopit, např. potápěč

další pojemzpět

Obr.6

Vztlaková síla

Hustoměr

• těleso se ponoří do kapaliny tím hlouběji, čím je jeho hustota větší než hustota kapaliny

• slouží pro orientační určení hustoty kapaliny

další pojemzpět

Obr.7

Vztlaková síla

ledovec

• nad hladinou plave jen desetina jeho celého objemu

další pojemzpět

Obr.8

Vztlaková síla

plovací vesty• základní funkcí je pomocí

vztlaku udržet člověka na hladině

• jsou vyrobeny ze speciálních plastů

záchranné vesty• mají další vybavení, např.:

signalizační maják

dálezpět

Obr.9

Vztlaková síla

1. vzducholoď

2. horkovzdušný

balón

3. meteorologický

balón

Využití vztlakové síly v plynech

Vztlaková síla

Vzducholoď• je řiditelný balón

• má doutníkový tvar

• je vybavena motory

• měla velký rozmach už před 1. světovou válkou

další pojemzpět

Obr.10

Vztlaková síla

horkovzdušný balón• složen z textilní části,

která je naplněna vzduchem, a z koše s hořákem a palivem (směs propan-butanu, LPG)

• horký vzduch je lehčí než studený

další pojemzpět

Vztlaková síla

meteorologický balón• vynáší do vyšších

vrstev atmosféry přístroje (sondy) na zjišťování stavu atmosféry

• plní se héliem, vodíkem, někdy amoniakem

koneczpět

Obr.11

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 HUHU UET. File:Queen Mary 2 06.jpg: Wikimedia Commons [online]. 19 August 2012 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Queen_Mary_2_06.jpg

Obr. 2 NORVY. File:BeachBall.jpg: Wikimedia Commons [online]. 27 July 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/BeachBall.jpg

Obr. 3 FORNELLI, Sean. File:Water polo ball on water.jpg: Wikimedia Commons [online]. 31 July 2008 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Water_polo_ball_on_water.jpg

Obr. 4 RANVEIG. Soubor:Dead sea newspaper.jpg Skočit na: Navigace, Hledání: Wikimedia Commons [online]. 14 May 2005 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Dead_sea_newspaper.jpg

Obr. 5 US NAVY. Soubor:010822-N-6967M-503 DDG 81 At Sea.jpg: Wikimedia Commons [online]. 22 August 2001 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d0/010822-N-6967M-503_DDG_81_At_Sea.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 6 CANADIAN NAVY. File:HMCS Windsor SSK 877.jpg: Wikimedia Commons [online]. 15 February 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/HMCS_Windsor_SSK_877.jpg

Obr. 7 SUPERMARTL. Soubor:Aräometer.jpg: Wikimedia Commons [online]. 6 January 2007 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Ar%C3%A4ometer.jpg

Obr. 8 SIR48. File:Iceberg Ilulissat.jpg: Wikimedia Commons [online]. 24 April 2006 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: hp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Iceberg_Ilulissat.jpg

Obr. 9 US NAVY. File:US Navy 040723-N-8252B-070 Sailors from USS Nimitz (CVN 68), prepare to handle mooring lines while assisting with the arrival of USS Ronald Reagan (CVN 76).jpg: Wikimedia Commons [online]. 23 July 2004 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/US_Navy_040723-N-8252B-070_Sailors_from_USS_Nimitz_(CVN_68),_prepare_to_handle_mooring_lines_while_assisting_with_the_arrival_of_USS_Ronald_Reagan_(CVN_76).jpg

Obr. 10 ANGMOKIO. File:Zeppellin NT amk.JPG: Wikimedia Commons [online]. 5 June 2010 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Zeppellin_NT_amk.JPG

CITACE ZDROJŮ

Obr. 11 US NAVY. File:US Navy 040623-N-0995C-001 Aerographer^rsquo,s Mate Airman Harley Houston releases a weather balloon aboard the conventionally powered aircraft carrier USS John F. Kennedy (CV 67), to measure atmospheric conditions.jpg: Wikimedia Commons [online]. 23 June 2004 [cit. 2012-10-18]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/US_Navy_040623-N-0995C-001_Aerographer%5Ersquo%2Cs_Mate_Airman_Harley_Houston_releases_a_weather_balloon_aboard_the_conventionally_powered_aircraft_carrier_USS_John_F._Kennedy_%28CV_67%29%2C_to_measure_atmospheric_conditions.jpg

Archimedes na Wikipedii: Archimédés. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-, 31. 10. 2012 [cit. 2012-10-18]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Archim%C3%A9d%C3%A9s

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová