Какого условие плавания тел. Урок-исследование "условия плавания тел"

Мы знаем, что на любое тело, находящееся в жидкости, действуют две силы, направленные в противоположные стороны: сила тяжести и архимедова сила. Сила тяжести равна весу тела и направлена вниз, архимедова же сила зависит от плотности жидкости и направлена вверх. Как физика объясняет плавание тел , и каковы условия плавания тел на поверхности и в толще воды?

Условие плавания тел

Согласно закону Архимеда условие плавания тел следующее: если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, то есть плавать в ее толще. Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, то есть всплывать. В случае же, когда вес тела больше выталкивающей его архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, то есть тонуть. Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. А вот будет тело плавать или тонуть зависит от плотности тела , так как его плотность увеличит его вес. Если плотность тела будет выше плотности воды, то тело утонет. Как же быть в таком случае?

Плотность сухого дерева за счет полостей, наполненных воздухом, меньше плотности воды и дерево может плавать на поверхности. А вот железо и многие другие вещества значительно плотнее воды. Как же возможно строить корабли из металла и перевозить различные грузы по воде в таком случае? А для этого человек придумал небольшую хитрость. Корпус корабля, который погружается в воду, делают объемным, а внутри этот корабль имеет большие полости, заполненные воздухом, которые сильно уменьшают общую плотность корабля. Объем вытесняемой кораблем воды, таким образом, сильно увеличивают, увеличивая выталкивающую его силу, а плотность корабля в сумме делают меньше плотности воды, дабы корабль мог плавать на поверхности. Поэтому каждый корабль имеет определенный предел массы грузов, который он может увезти. Это называется водоизмещением судна.

Различают порожнее водоизмещение - это масса самого судна, и полное водоизмещение - это порожнее водоизмещение плюс общая масса экипажа, всей оснастки, запасов, топлива и грузов, которую может нормально увезти данное судно без риска утонуть при относительно спокойной погоде.

Плотность тела у организмов, населяющих водную среду, близка к плотности воды. Благодаря этому они могут находиться в толще воды и плавать благодаря подаренным им природой приспособлениям - ластам, плавникам и пр. В передвижении рыб большую роль играет специальный орган - плавательный пузырь. Рыба может менять объем этого пузыря и количество воздуха в нем, благодаря чему ее суммарная плотность может меняться, и рыба может плавать на различной глубине, не испытывая неудобств.

Плотность человеческого тела немного больше плотности воды. Однако, человек, когда у него в легких содержится некоторое количество воздуха, тоже может спокойно держаться на поверхности воды. Если же ради эксперимента, находясь в воде, вы выдохните весь воздух из легких, вы медленно начнете опускаться на дно. Поэтому всегда помните, что плавать не страшно, опасно наглотаться воды и впустить ее в легкие, что и является наиболее частой причиной трагедий на воде.

: выталкивающая (архимедова) сила F А, направленная вертикально вверх, и сила тяжести Fт, направленная вертикально вниз. Если эти силы равны, т. е.
F А = F т (48.1)
то тело будет находиться в равновесии.

Равенство (48.1) выражает условие плавания тел : для того чтобы тело плавало, необходимо, чтобы действующая на него сила тяжести уравновешивалась архимедовой (выталкивающей) силой.

Условию плавания тел можно придать иную форму. Представим архимедову силу в виде
F А = p ж V ж g (48.2)

Аналогичным образом можно выразить и силу тяжести , действующую на тело. Мы знаем, что F т = mg, где m - масса тела; но масса тела равна произведению плотности тела на его объем: m = рV. Поэтому

Подставим выражения (48.2) и (48.3) в равенство (48.1):

Разделив обе части этого равенства на получим условие плавания тел в новой форме :

Из полученного соотношения можно вывести два важных следствия.

1. Для того чтобы тело плавало, будучи полностью погруженным в жидкость, необходимо, чтобы плотность тела была равна плотности жидкости.

Д о к а з а т е л ь с т в о. Если тело полностью погружено в жидкость, то объем вытесняемой телом жидкости будет равен объему всего тела (см. рис. 134, а): V ж = V. А раз так, то эти объемы в формуле (48.4) можно сократить. При этом останется: p = p ж, что и требовалось доказать.

2. Для того чтобы тело плавало, частично выступая над поверхностью жидкости, необходимо, чтобы плотность тела была меньше плотности жидкости .

Д о к а з а т е л ь с т в о. Если тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости, то объем вытесняемой телом жидкости будет меньше объема всего тела (см. рис. 134, б): V ж р, что и требовалось доказать.

Рисунок 134.Зависимость плавания тела от его плотности и плотности жидкости.
При р>р ж плавание тела невозможно, так как в этом случае сила тяжести превышает архимедову силу, и тело тонет.

Что будет происходить с телом, у которого р<р ж, если его полностью погрузить в жидкость? В этом случае архимедова сила будет преобладать над силой тяжести, и потому тело начнет подниматься вверх. Пока тело будет двигаться, будучи полностью погруженным в жидкость, архимедова сила будет оставаться неизменной. Но как только тело достигнет поверхности жидкости и появится над ней, эта сила (по мере уменьшения объема части тела, погруженной в жидкость) будет становиться все меньше и меньше. Всплытие прекратится тогда, когда архимедова (выталкивающая) сила уменьшится и станет равной силе тяжести. При этом, чем меньшей плотностью (по сравнению с плотностью жидкости) обладает тело, тем меньшая его часть останется внутри жидкости (рис. 135).

Рисунок 135. Зависмость погружения тела в жидкость от его плотности.

Вопросы.

1. Сформулируйте условие плавания тел.

2. В каком случае тело плавает полностью погруженным в жидкость?

3. В каком случае тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости?

4. Предположим, что в сосуд налили воду н керосин. Какая из этих жидкостей расположится сверху?

5. В какой из следующих жидкостей будет плавать лед: в керосине, в воде или в спирте?

6. В какой из следующих жидкостей будет плавать гвоздь: в ртути или в машинном масле?

7. Куриное яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Почему?

8. Как зависит глубина погружения плавающего тела от его плотности?

Экспериментальное задание.

Опустите сырую картофелину в стеклянную банку с пресной водой. Почему она тонет? Как будет вести себя картофелина, если в воду насыпать соль? Медленно высыпая соль и размешивая воду, добейтесь того, чтобы картофелина могла плавать в толще воды, будучи полностью в нее погруженной. Какой должна быть плотность соленой воды, чтобы это было возможным?

Отослано читателями из интернет-сайтов

Материалы с физики 7 класс, задание и ответы с физики по классам, онлайн тестирование по физике, планы конспектов уроков по физике 7 класс, разработка уроков физики 7 класс Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

• Обучающая : закрепление у учащихся знаний, навыков и проведение опытов, умение вести исследование – «плавание тел».
• Развивающая : научить учащихся применять знания в новой ситуации, развить умения объяснить окружающие явления.
• Воспитательная : формирование практической, самостоятельной работы с учетом уровня их подготовки.

Задачи урока:

• Образовательная : добиться усвоение учащихся условий плавания тел на основе изученного понятия об Архимедовой силе, формировать практические умения учащихся определять Архимедову силу с помощью динамометра и мерного стакана, делать выводы по результатам экспериментальных заданий.
• Развивающая : развивать творческую активность, творческие способности учащихся.
• Воспитательная : показать использование условий плавания тел в технике, в народном хозяйстве.

Оборудование: лабораторные сосуды с водой, маслом; набор тел разной плотности; деревянный и пенопластиковый кубики одинаковых размеров; клубень картофеля; пробирка с поваренною солью; пластилин; пробирки с песком; прямоугольный параллелепипед из пенопласта; динамометры; гири; мензурки.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент (Слайды 1-2)

Мотивация. Создание психологического климата

Людей всегда интересовал вопрос: «Как плавают люди? Почему водные животные не нуждаются в прочных скелетах? Как регулируют глубину погружения киты? Как плавают суда?
Содержание сегодняшнего урока поможет нам, почему одни тела плавают на поверхности жидкости, а другие – тонут, почему возможно плавание судов, подводных лодок, воздушных шаров и дирижаблей.

II. Актуализация опорных знаний учащихся

Фронтальный опрос.
Прием – беседа.
Метод – репродуктивный.

Деятельность учителя	Деятельность ученика
На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в нее. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?	Архимедова сила.
2. Как направлена эта сила?	Она направлена вертикально вверх.
3. От чего зависит Архимедова сила?	Она зависит от объема тела и от плотности жидкости.
4. А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется Архимедова сила?	Тогда для подсчета Архимедовой силы надо использовать формулу F =?жgV, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.
5. Какими способами можно на опыте определить Архимедову силу?	Можно взвесить жидкость, вытесненную телом, ее вес и будет равен Архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна Архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.

Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость действует, Архимедова сила. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность.

III. Формулирование целей и задач урока (Слайд 4)

Сегодня мы выясним это. Запишем тему урока: « Плавание тел. Условия плавания тел».

Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Исследуем эти условия.

(Метод обучения: исследовательский) (Слайды 5-6)

Самостоятельная работа в парах по уровням способностей учащихся. Ребята получили карточки с заданиями, созданы пары. Каждая имеет свое задание.

– выполнить опыт по инструкции;
– заполнить таблицу;
– подготовить сообщение для устного ответа;
– подготовить отчет об опыте;
– сделать вывод.

(Время работы – 15 минут. Пока учащиеся выполняют задания, учитель наблюдает за их работой, оказывает необходимую помощь. Так как ответы будут использоваться при изложении нового материала, учитель намечает, в какой последовательности они будут отчитываться.)

Первый вариант :

Пронаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы:

Для выполнения этого задания нужен сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина. Тела находятся в коробке с перегородками, в каждой ячейке указано название вещества.

Второй вариант :

Сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров; выяснить отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Третий вариант :

Сравнить Архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод.
При выполнении этого задания используются мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Четвертый вариант :

Заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. Для выполнения задания используются сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Пятый вариант :

Добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.
Для выполнения задания нужны сосуд с водой и кусок пластилина.

Шестой вариант :

Выяснить, изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если, а) пластилин положить внутрь пробирки;
б) прикрепить его ко дну пробирки снаружи.
При выполнении этого задания используются сосуд с водой, пробирка, кусок пластилина.

Седьмой вариант :

Выяснить, какой груз может поднять плот (кусок пенопласта) в воде.
Для проведения опыта из пенопласта заранее вырезают небольшой прямоугольный параллелепипед и подбирают несколько тел разной массы.

IV. Объяснение нового материала

Великий русский ученый М.В. Ломоносов говорил (Слайд 7)

Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опытов. Исследуем эти условия. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. На выполнение опытов отводится 15 минут. Откройте учебники стр. 26, где помещены таблицы плотностей различных веществ. Они вам пригодятся во время работы. Внимательно прочитайте свои задания, постарайтесь не отвлекаться.

(Задания дифференцированы в соответствии уровня подготовки учащихся).

Все результаты записывайте в тетрадь. Если у кого-нибудь возникнут вопросы, поднимите руку.

(Каждый получил карточку с заданием и оборудованием для выполнения работы)

– выполнить опыт по инструкции
– заполнить таблицу
– подготовить сообщение для устного ответа
– подготовить отчет об опыте
– сделать вывод.

Заканчиваем свою работу, приборы отодвинули на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут, какие всплывают.

(Отвечают те ребята, которые делали 1-3 варианты.)

Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем эти выводы на доске и в тетрадях.

Запись на доске:

(Слайд 8)

Глубина погружения зависит от плотности жидкости и плотности вещества тела.

Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин.

Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду.

Вопросы учителя	Ответы ученика
1. Что вы наблюдаете?	Они тонут в воде.
2. А у кого картофелина плавает в воде? В чем дело?	Чтобы заставить ее плавать, я насыпал в воду побольше соли.
3. Что же произошло?	У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и Архимедова сила стала больше.
4. Верно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?	Мы сделали из него лодочку, она имеет большой объем и поэтому плавает.
5. Неверно, не просто большой, а больший, чем у куска пластилина.	А мы сделали из пластилина коробочку, она тоже плавает.
6. А она почему плавает?	У нее тоже большой объем, чем у куска пластилина.
7. Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и Архимедова сила, действующая на тело. Как вы думаете, есть ли какая-нибудь связь между силой тяжести и Архимедовой силой для плавающих тел?	Мы погрузили в воду пробирки с песком – одна полегче, другая потяжелее, – и обе они плавали в воде. Мы определили, что Архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.
8. Молодцы! Значит, если тело плавает, то Архимедова сила равна примерно силе тяжести. А если тело тонет в жидкости? (запись на доске)	Тогда сила тяжести больше Архимедовой силы.
9. А если всплывает?	Тогда Архимедова сила больше силы тяжести.

(Слайд 9)

Дома для каждого из этих случаев сделайте рисунок.
(запись на доске)

Итак, мы получили условия плавания тел, значит, условия плавания тел можно сформулировать 2 способами:

1. Сравнивать плотности жидкости и вещества.
2.Сравнивать Архимедову силу и силу тяжести.

Где в технике учитываются условия плавания тел?

IV. Применение (Слайды 10-11)

1. При постройке кораблей и судов. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.
2. Металлические корабли плавают, а ведь куски стали тонут в воде.

– Опыт с пластилином: увеличивается объем, Архимедова сила становится больше и они плавают.

Еще делают понтоны и подводные лодки. (Слайд 12)

Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?
Ответ: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.
Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.
Ответ: Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.
Например, взять атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее поговорим на следующем уроке. Мы сегодня не рассматривали задания 6 и 7 вариантов. Ребята, выполнявшие их, сдадут свои тетради, а итоги этой работы мы и обсудим на следующем уроке.

VI. Домашнее задание:

Открыть дневники, запишем домашнее задание – § 48
Подготовить и принести задания, которые я давала ранее:

1. Схема подводной лодки.
2. Рисунок человека, плавающего в Мертвом море.
3. Доклад «История развития Военно-морского флота».

VII. Итоги урока

Итак, сегодня мы выяснили при каких условиях плавают тела и при каких – тонут. От чего зависит плавание тел? (проходим по записям на доске условия плавания тел).

За урок поставлены оценки за ответы опроса и за самостоятельную работу

VIII. Рефлексия

– Урок вам понравился? (Показать кружочек, выражающий ваше мнение)

– Спасибо за урок!

(Слайд 13)

Литература:

1. А.В.Перышкин , Физика. 7 класс, М. «Дрофа» 2009 г.
2. Под редакцией В.Г. Разумовского и Л.С.Хижняковой «Современный урок физики» М. «Просвещение» 1993г.
3. «Структура урока. Структурный анализ урока», Саратов 2008 г.
4. «Уроки физики с применением ИКТ» Изд. «Современная школа» – диск и книга.

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести и силы Архимеда , которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

§ - тело тонет;

Другая формулировка (где - плотность тела, - плотность среды, в которую оно погружено):

§ - тело тонет;

§ - тело плавает в жидкости или газе;

§ - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

2. Тонкая линза. Линза (нем. Linse, от лат. lens - чечевица) - деталь из оптически (и не только, линзы также применяются в СВЧ технике, и там обычно состоят из непрозрачных диэлектриков или набора металлических пластин) прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы.

Линза, для которой толщина принята равной нулю, в оптике называется «тонкой ».

При изложении характеристики линз был рассмотрен принцип построения изображения светящейся точки в фокусе линзы. Лучи, падающие на линзу слева, проходят через её задний фокус, а падающие справа - через передний фокус. Следует учесть, что у рассеивающих линз, наоборот, задний фокус расположен спереди линзы, а передний позади.

Величина называется оптической силой линзы . Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях, единицами, измерения которых являются м−1. - коэффициент преломления материала линзы, - коэффициент преломления среды, окружающей линзу, – фокусное расстояние.

1. Ламинарное и турбулентное течение жидкостей. Ламинарное течение (лат. lāmina - «пластинка») - течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе . Турбулентность, устар. турбуленция (от лат. turbulentus - бурный, беспорядочный), турбулентное течение - явление, заключающееся в том, что при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии. Для расчёта подобных течений были созданы различные модели турбулентности. Волны появляются случайно. То есть их размер и амплитуда меняется хаотически в некотором интервале. Они возникают чаще всего либо на границе, у стенки, и/или при разрушении или опрокидывании волны. Они могут образоваться на струях. Экспериментально ее можно наблюдать на конце струи пара из электрочайника. Турбулентность экспериментально открыта английским инженером Рейнольдсом в 1883 году при изучении течения несжимаемой жидкости (воды) в трубах. В гидродинамике уравнение непрерывности называют уравнением неразрывности . Оно выражает собой закон сохранения массы в элементарном объеме, то есть непрерывность потока жидкости или газа. Его дифференциальная форма

где - плотность жидкости (или газа), - вектор скорости жидкости (или газа) в точке с координатами в момент времени .

Вектор называют плотностью потока жидкости . Его направление совпадает с направлением течения жидкости, а абсолютная величина определяет количество вещества, протекающего в единицу времени через единицу площади, расположенную перпендикулярно вектору скорости.

Для несжимаемых жидкостей . Поэтому уравнение принимает вид

из чего следует соленоидальность поля скорости. Давление жидкости, текущей по трубе, меньше там, где скорость её течения больше, и, наоборот, где скорость течения жидкости меньше, давление там больше. Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

Плотность жидкости,

Скорость потока,

Высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,

Давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости,

Ускорение свободного падения.

Константа в правой части обычно называется напором , или полным давлением, а также интегралом Бернулли . Размерность всех слагаемых - единица энергии, приходящаяся на единицу объёма жидкости.

Это соотношение, выведенное Даниилом Бернулли в 1738 г., было названо в его честь уравнением Бернулли (не следует путать с дифференциальным уравнением Бернулли).

Для горизонтальной трубы и уравнение Бернулли принимает вид: .

Эта форма уравнения Бернулли может быть получена путём интегрирования уравнения Эйлера для стационарного одномерного потока жидкости, при постоянной плотности : .

Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

В газе также выполняется этот закон при скоростях его движения менее v ≈ 340 м/с - скорости звука: пульверизатор, крыло (циркуляция потока вокруг крыла).

V П
p В < p H - возникает подъёмная сила

В реальных жидкостях и газах возникает внутреннее трение слоёв - вязкость, которая понижается с повышением температуры для жидкостей и возрастает для газов. Сила трения за счёт вязкости для двух плоскопараллельных пластин равна

где v скорость движения пластинки, S - площадь, d - расстояние между ними, η - коэффициент вязкости. Скорость перемещения слоёв меняется как
, т.е. - сила трения для слоёв жидкости, соприкасающихся между собой.

В трубе скорость жидкости равна нулю около стенок и меняется к центру по закону

На единицу (S=1) поверхности (цилиндрической) действует сила трения (по модулю).

Пуазейль в 1841 г. установил, что средняя скорость ламинарного течения жидкости в трубе равна
- закон Пуазейля,
где . Тогда объём жидкости, протекающей в трубе, равен

При движении тел в жидкостях и газах на них действуют сила лобового сопротивления и подъёмная сила. В идеальной жидкости сила лобового сопротивления отсутствует из-за ламинарности обтекания для бесконечного цилиндра - симметричная картина. Реально за телом всегда возникает турбулентность из-за отрыва слоя. Энергия вихрей расходуется на нагрев жидкости, давление сзади будет ниже, чем спереди возникает сила сопротивления.

Для шарика сила сопротивления равна

- закон Стокса.
F сопр минимальна для тел каплевидной формы .

2. Плоское зеркало. Принцип хода лучей, отражённых от зеркала прост, если применять законы геометрической оптики, не учитывая волновую природу света. Луч света падает на зеркальную поверхность (рассматриваем полностью непрозрачное зеркало) под углом альфа к нормали (перпендикуляру), проведённой к точке падения луча на зеркало. Угол луча отражённого будет равен тому же значению-альфа. Луч, падающий на зеркало под прямым углом к плоскости зеркала, отразится сам в себя.

Для простейшего - плоского - зеркала изображение будет расположено за зеркалом симметрично предмету относительно плоскости зеркала, оно будет мнимым, прямым и такого же размера, как сам предмет. Это нетрудно установить, пользуясь законом отражения света. Плоское зеркало также можно рассматривать как предельный случай сферического зеркала (неважно, выпуклого, или вогнутого), при радиусе стремящемся к бесконечности, тогда его свойства получаются из формулы сферического зеркала и формулы увеличения сферического зеркала. Изображение A" точечного источника света A в плоском зеркале.:

1. Импульс точки. И́мпульс (Количество движения ) - векторная физическая величина, характеризующая меру механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v , направление импульса совпадает с направлением вектора скорости:

В более общем виде, справедливом также и в релятивистской механике, определение имеет вид:

Импульс - это аддитивный интеграл движения механической системы, связанный согласно теореме Нётер с фундаментальной симметрией - однородностью пространства.

В классической механике полным импульсом системы материальных точек называется векторная величина, равная сумме произведений масс материальных точек на их скорости:

соответственно величина называется импульсом одной материальной точки . Это векторная величина, направленная в ту же сторону, что и скорость частицы. Единицей измерения импульса в Международной системе единиц (СИ) является килограмм-метр в секунду (кг·м/с).

Отношение изменения импульса системы к изменению времени равняется сумме всех внешних сил. Это и есть одна из формулировок закона изменения импульса. Классическая формулировка гласит: скорость изменения полного импульса системы равна векторной сумме внешних сил, действующих на систему.

Импульс силы - это векторная физическая величина, равная произведению силы на время её действия, мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении).

За конечный промежуток времени эта величина равна определённому интегралу от элемен­тарного импульса силы, где пределами интегрирования являются моменты начала и конца промежутка времени действия силы. В случае одновременного действия нескольких сил сумма их импульсов равна импульсу их равнодействующей за то же время.

Во вращательном движении момент силы, действуя в течение определённого времени, создаёт импульс момента силы. Импульс момента силы - это мера воздействия момента силы относительно данной оси за данный промежуток времени (во вра­щательном движении):

где - векторное произведение.

Формулировка второго закона Ньютона с использованием понятия импульса :

В инерциальной системе отсчета производная импульса материальной точки по времени равна действующей на него силе.

где - импульс (количество движения) тела, - время, а - производная по времени.

P.S. Производная (функции в точке) - основное понятие дифференциального исчисления, характеризующее скорость изменения функции (в данной точке). Определяется как предел отношения приращения функции к приращению ее аргумента при стремлении приращения аргумента к нулю, если такой предел существует. Функцию, имеющую конечную производную (в некоторой точке), называют дифференцируемой (в данной точке).

2. Рассеивающая линза. Лучи, падающие на рассеивающую линзу, по выходе из неё будут преломляться в сторону краёв линзы, то есть рассеиваться. Если эти лучи продолжить в обратном направлении так, как показано на рисунке пунктирной линией, то они сойдутся в одной точке F, которая и будет фокусом этой линзы. Этот фокус будет мнимым .

Формула тонкой линзы

Формула тонкой линзы связывает d (расстояние от предмета до оптического центра линзы), f (расстояние от оптического центра до изображения) с фокусным расстоянием F (рис. 101).

Это и есть формула тонкой линзы.

Расстояния F, d и f от линзы до действительных точек берутся со знаком плюс, расстояния от линзы до мнимых точек - со знаком минус.

Отношение размера изображения Н к линейному размеру предмета h называют линейным увеличением линзы Г .

Мы знаем, что на любое тело, находящееся в жидкости, действуют две силы, направленные в противоположные стороны: сила тяжести и архимедова сила. Сила тяжести равна весу тела и направлена вниз, архимедова же сила зависит от плотности жидкости и направлена вверх. Как физика объясняет плавание тел , и каковы условия плавания тел на поверхности и в толще воды?

Условие плавания тел

Согласно закону Архимеда условие плавания тел следующее: если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости, то есть плавать в ее толще. Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости, то есть всплывать. В случае же, когда вес тела больше выталкивающей его архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно, то есть тонуть. Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. А вот будет тело плавать или тонуть зависит от плотности тела, так как его плотность увеличит его вес. Если плотность тела будет выше плотности воды, то тело утонет. Как же быть в таком случае?

Плотность сухого дерева за счет полостей, наполненных воздухом, меньше плотности воды и дерево может плавать на поверхности. А вот железо и многие другие вещества значительно плотнее воды. Как же возможно строить корабли из металла и перевозить различные грузы по воде в таком случае? А для этого человек придумал небольшую хитрость. Корпус корабля, который погружается в воду, делают объемным, а внутри этот корабль имеет большие полости, заполненные воздухом, которые сильно уменьшают общую плотность корабля. Объем вытесняемой кораблем воды, таким образом, сильно увеличивают, увеличивая выталкивающую его силу, а плотность корабля в сумме делают меньше плотности воды, дабы корабль мог плавать на поверхности. Поэтому каждый корабль имеет определенный предел массы грузов, который он может увезти. Это называется водоизмещением судна.

Различают порожнее водоизмещение - это масса самого судна, и полное водоизмещение - это порожнее водоизмещение плюс общая масса экипажа, всей оснастки, запасов, топлива и грузов, которую может нормально увезти данное судно без риска утонуть при относительно спокойной погоде.

Плотность тела у организмов, населяющих водную среду, близка к плотности воды. Благодаря этому они могут находиться в толще воды и плавать благодаря подаренным им природой приспособлениям - ластам, плавникам и пр. В передвижении рыб большую роль играет специальный орган - плавательный пузырь. Рыба может менять объем этого пузыря и количество воздуха в нем, благодаря чему ее суммарная плотность может меняться, и рыба может плавать на различной глубине, не испытывая неудобств.

Плотность человеческого тела немного больше плотности воды. Однако, человек, когда у него в легких содержится некоторое количество воздуха, тоже может спокойно держаться на поверхности воды. Если же ради эксперимента, находясь в воде, вы выдохните весь воздух из легких, вы медленно начнете опускаться на дно. Поэтому всегда помните, что плавать не страшно, опасно наглотаться воды и впустить ее в легкие, что и является наиболее частой причиной трагедий на воде.