VZTLAKOVÁ SÍLA PŮSOBÍCÍ NA TĚLESO V KAPALINĚ

Autor: RNDr. Kateřina KopečnáGymnázium K. V. Raise, Hlinsko, Adámkova 55

POKUS: OTÁZKA: PROČ NA BŘEHU KAMARÁDA NEUZVEDNEME A VE VODĚ ANO?

Vysvětlení pomocí pokusu: změříme gravitační sílu , kterou působí

Země na závaží zavěšené na siloměru změříme sílu F působící na závaží zavěšené

na siloměru zcela ponořené do kapaliny(pozorujeme )

závaží ponořené do kapaliny v klidu jenadnášeno silou, tzv. VZTLAKOVOU SILOU

její velikost určíme jako rozdíl obounaměřených sil na siloměru

ODPOVĚĎ: NA CHLAPCE VE VODĚ PŮSOBÍ VZTLAKOVÁ SÍLA SMĚŘUJÍCÍ SVISLE VZHŮRU, PROTO HO SNADNĚJI UZVEDNEME

VZTLAKOVÁ SÍLA (zn. ):

je síla, kterou je nadlehčováno těleso ponořené do kapaliny

směr: opačný než gravitační síla velikost závisí: přímo úměrně

na objemu ponořené části na hustotě kapaliny

jednotka:

Závislost velikosti vztlakové síly:

NA OBJEMU PONOŘENÉ ČÁSTI TĚLESA POKUS: kolikrát je objem

ponořené části tělesa větší,tolikrát je větší vztlakovásíla působící na těleso

NA HUSTOTĚ KAPALINY POKUS: např. v ethanolu

jsou závaží nadlehčovánamenší silou než ve vodě ()

Vznik vztlakové síly :

ponoříme-li do kapaliny krychli, na všechny její stěny působí kapalina hydrostatickými tlakovými silami

na protilehlé boční stěny: jejich účinek se vyruší síly stejně velké (jsou vždy ve stejné hloubce) opačného směru

na horní stěnu: síla … svisle dolů na dolní stěnu: síla … svisle vzhůru

dolní stěna ve větší hloubce proto

výslednice sil (vztlaková síla) másměr větší síly, tj. svisle vzhůru

Otázky a úlohy:

1. Jestliže zcela ponoříme těleso do vody v nádobě, působí na něj vztlaková síla. Změní se velikost této vztlakové síly, když do nádoby přilejeme další vodu? Odpověď zdůvodněte.

Ne, velikost vztlakové síly se nezmění. Zdůvodnění: velikost vztlakové síly …

nezávisí na objemu vody, ve které je tělesozcela ponořeno

závisí pouze na objemu ponořeného tělesaa na hustotě kapaliny

Otázky a úlohy:

2. Tři kuličky ze stejného materiálu, ale různého objemu, jsou zcela ponořeny do vody. Na kterou kuličku působí voda NEJMENŠÍ vztlakovou silou? Odpověď zdůvodni.

Nejmenší vztlaková síla působína první kuličku.

Zdůvodnění: velikost vztlakové síly závisí na objemu ponořené

části tělesa nejmenší kulička má nejmenší objem

Otázky a úlohy:

3. Jedno ze dvou stejných ocelových závaží ponoříme do vody, druhé do ethanolu. Na které z těchto závaží působí VĚTŠÍ vztlaková síla? Odpověď zdůvodni.

Větší vztlaková síla působína závaží ponořené ve vodě.

Zdůvodnění: velikost vztlakové síly závisí

na hustotě kapaliny, ve kteréje těleso ponořeno

voda má větší hustotu než ethanol

voda ethanol

Otázky a úlohy:

4. Jestliže na konce rovnoramenné páky zavěsíme stejná ocelová závaží, páka bude v rovnovážné poloze. Poruší se rovnovážná poloha této páky, ponoříme-li (odpověď zdůvodni):

a) jedno závaží do vody odpověď: ANO

ponořené závaží bude nadlehčovánovztlakovou silou

b) obě závaží do vody odpověď: NE

závaží mají stejný objem, budou nadlehčovánastejnou vztlakovou silou

c) jedno závaží do vody a druhé do oleje odpověď: ANO

závaží ve vodě bude nadlehčováno větší vztlakovou silou(voda má větší hustotu než olej)

Otázky a úlohy:

5. Na koncích rovnoramenné páky jsou zavěšeny dva různé válečky: první menší váleček je vyroben z oceli, druhý větší váleček je vyroben z hliníku. Páka jev rovnovážné poloze. Oba válečky ponoříme do vody. Poruší se rovnováha páky? Odpověď zdůvodni.

ANO, rovnováha páky se poruší. Zdůvodnění:

velikost vztlakové síly závisína objemu ponořené části tělesa

hliníkový váleček má větší objem,proto na něj bude působit větší vztlaková síla

hliník

ocel

Otázky a úlohy:

6. Dvě stejné kuličky zavěsíme na první siloměr tak, aby byly pod sebou. Na druhý siloměr zavěsíme kuličky tak, že visí vedle sebe ve stejné výšce „jako třešně“. Takto zavěšené kuličky ponoříme do vody. Budou velikosti sil naměřených na siloměrech stejné nebo různé? Odpověď zdůvodni.

Velikosti naměřených sil nasiloměrech budou stejné.

Zdůvodnění: velikost vztlakové síly závisí

na hustotě kapaliny, ve kteréje těleso ponořeno (ta je stejná)a na objemu ponořené částitělesa (objem je také stejný, jednáse o dvě stejné kuličky)

Otázky a úlohy:

7. Vypočítejte velikost vztlakové síly působící na pravidelný čtyřboký hranol ponořený ve vodě. Jeho horní podstava je v hloubce , dolní podstava je v hloubce pod hladinou vody. Obsah podstavy hranolu je .

Řešení:

=

Otázky a úlohy:

8. Dvě stejné ocelové kuličky jsou ponořeny do vody tak, že první je hlouběji než druhá. Působí na obě kuličky stejná nebo různá vztlaková síla? Odpověď zdůvodni. Svou odpověď také můžete ověřit pokusem.

Na obě kuličky působí stejná vztlaková síla. Zdůvodnění:

velikost vztlakové síly závisí na hustotěkapaliny, ve které je těleso ponořenoa na objemu ponořené části tělesa(objem je stejný, vždy stejná kulička)

Otázky a úlohy:

9. Dvě tělesa, jedno z mědi a druhé z olova, mají stejný objem. Obě tělesa ponoříme do vody do stejné hloubky pod hladinou. Porovnejte velikosti vztlakových sil působících na obě tělesa. Odpověď zdůvodněte.

Na obě tělesa působí stejná vztlaková síla. Zdůvodnění:

velikost vztlakové síly závisína hustotě kapaliny, ve kteréje těleso ponořeno (je stejná)a na objemu ponořené částitělesa (objem obou těles jestejný)