Тип урока: исследование

Используемые технологии: Традиционная, групповая, инновационная.

Цель урока: Выяснить условия плавания тел в зависимости от плотности жидкости и тела, усвоить их на уровне понимания и применения, с использованием логики научного познания.

Задачи:

1. установить теоретически и экспериментально соотношение между плотностью тела и жидкости, необходимое для обеспечения условия плавания тел;
2. продолжить формировать умение учащихся проводить опыты и делать из них выводы;
3. развитие умений наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать;
4. воспитание интереса к предмету;
5. воспитание культуры в организации учебного труда.

Предполагаемые результаты:

Знать: Условия плавания тел.

Уметь: Экспериментально выяснять условия плавания тел.

Оборудование: Мультимедиа, экран, индивидуальные карточки задания, таблица плотностей, исследуемые материалы.

Ход урока

Активизация знаний:

Учитель:

– На предыдущих уроках мы рассмотрели действие жидкости и газа на погруженное в них тело, изучили закон Архимеда, условия плавания тел. Тему сегодняшнего урока мы узнаем, решив кроссворд.

По горизонтали: 1. Единица деления. 2. Единица массы. 3. Кратная единица массы. 4. Единица площади. 5. Единица времени. 6. Единица силы. 7. Единица объема. 8. Единица длины.

Ответы: 1. Паскаль. 2. Килограмм. 3. Тонна. 4. Квадратный метр. 5. Час. 6. Ньютон. 7. Литр. 8. Метр.

(Тему урока записываем в тетради)

Учитель: Но а теперь прежде, чем приступить с решению экспериментальных задач, ответим на несколько вопросов. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?

Учащиеся: Архимедова сила.

Учитель: Куда направлена эта сила?

Учащиеся: Она направлена вертикально вверх.

Учитель: От чего зависит архимедова сила?

Учащиеся: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости.

Учитель: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?

Учащиеся: Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу F A = ρ ж gV, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.

Учитель: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?

Учащиеся: Можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её 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.

Учитель: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. А ещё, какая сила действует на любое тело, погруженное в жидкость?

Учащиеся: Сила тяжести.

Учитель: Вы можете привести примеры тел, которые плавают на поверхности воды? А какие тела тонут в воде? А как ещё тело может вести себя в воде? Какие это тела? Попробуйте угадать, о каком плавающем теле пойдёт сейчас речь.

Сегодня над морем
Большая жара;
А в море плывёт
Ледяная гора.
Плывёт и, наверно,
Считает:
Она и в жару не растает.

Учащиеся: Айсберг.

Учитель: А изменилось бы что-нибудь, если бы воду в океане мы мгновенно поменяли бы на керосин?

(Учащиеся путаются в ответах)

Вы не можете точно ответить на этот вопрос. Но у вас уже появляются идеи, гипотезы. Давайте сегодня на уроке вместе решим проблему: Выясним: Каковы условия плавания тел в жидкости.

Решение исследовательских задач:

Запишите в тетради тему урока – “Условия плавания тел”.

Учитель: Ребята, а вы знаете, какой учёный изучал плавание тел?

Учащиеся: Архимед.

Учитель: Попробуем все сведения об условиях плавания тел проверить экспериментально, выполнив исследования. Мы с вами уже так поступали при изучении силы трения. Каждая группа получит своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел.

Все результаты записывайте в тетрадь. Если возникнут вопросы, поднимите руку.

(Ребята получают карточки с заданиями и оборудование для их выполнения – 7 вариантов. Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности: первые – наиболее простые, 6 и 7 – сложнее. Они даются соответственно уровню подготовки.)

Задания:

Задание группе 1 :

1. Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде.
2. Найдите в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды.
3. Результаты оформите в виде таблицы.

Оборудование: сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, сосновый брусок.

Оборудование: сосуд с водой и набор тел: кусочки алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина.

Задание группе 2 :

1. Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров.
2. Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Оборудование: два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.

Задание группе 3 :

1. Сравните архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки.
2. Сделайте выводы на основании результатов опытов.

Оборудование: мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Задание группе 4 :

1. «Можно ли «заставить» картофелину плавать в воде? Заставьте картофелину плавать в воде.
2. Объясните результаты опыта. Оформите их в виде рисунков.

Оборудование: сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Задание группе 5 :

1. Добейтесь, чтобы кусок пластилина плавал в воде.
2. Добейтесь, чтобы кусок фольги плавал в воде.
3. Поясните результаты опыта.

Оборудование: сосуд с водой; кусок пластилина и кусочек фольги.

Учитель: Мы говорили об условии плавания твёрдых тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой?

Задание группе 6 : Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды.

Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы.

Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка.

Последовательность проведения опыта:

1. Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла.
2. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой.
3. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды.
4. На основе проделанного опыта сделайте вывод.

После выполнения эксперимента обсуждаются результаты работы, подводятся итоги.

Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь.

Учитель: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут. (Группа 1)

Учащиеся: Один из них называет те тела, который тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.

Выводы:

1. Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности жидкости, то тело тонет.
2. Если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает.

(Выводы записываются в тетрадях.)

Учитель: Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны?

Учащиеся: дают ответ.

Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Ребята группы 2 рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?

Учащиеся: Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.

Учитель: Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?

Учащиеся: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.

Вывод: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела.

Запишем этот вывод.

Учитель: Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин или фольгу. (Группа 4; Группа 5)

Что вы наблюдаете?

Учащиеся: Они тонут в воде. Чтобы заставить картофелину плавать, мы насыпали в воду больше соли.

Учитель: В чем же дело? Что же произошло?

Учащиеся: У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.

Учитель: Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?

Учащиеся: Мы сделали из пластилина лодочку. Она имеет больший объем и поэтому плавает. Можно сделать из пластилина коробочку, она тоже плавает. У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.

Вывод: 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?

Учитель: (Группа 6) Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка.

Итак, проблема решена, значит, жидкости, как и твёрдые тела подчиняются условиям плавания тел.

Продолжим беседу о жидкостях.

Один неглубокий сосуд пригласил в гости сразу три несмешивающиеся жидкости разной плотности и предложил им располагаться со всеми удобствами. Как расположились жидкости в гостеприимном сосуде, если это были: масло машинное, мёд и бензин.

Укажите порядок расположения жидкостей.

Учащиеся: (Группа 3) Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.

Учитель: Молодцы. Значит, если тело плавает, то F A = F тяж. (записываю на доске). А если тело тонет в жидкости?

Учащиеся: Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.

Учитель: А если тело всплывает?

Учащиеся: Значит, архимедова сила больше силы тяжести.

Учитель: Итак, получили условие плавания тел. Но оно не связано с плотностью тела или с плотностью самой жидкости. (Эту зависимость рассмотрели ребята 1 группы). Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. Где в технике учитываются эти условия?

Учащиеся: При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.

Учитель: Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде.

Учащиеся: С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.

Учитель: 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?

Учащиеся: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.

Учитель: Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.

Учащиеся: 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.

(Демонстрирую рисунки современных кораблей.)

Учитель: Посмотрите внимательно на 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 мы поговорим об этом на следующем уроке.

Оформление доски: Задание на дом § 48.

Тема урока: Условия плавания тел.

Итог урока:

Делаем с ребятами вывод о проведенных исследованиях. Ещё раз обобщаем условия плавания тел с помощью таблицы, представленной на доске.

Рефлексия:

• Сегодня на уроке мне понравилось …
• Я хочу, чтобы …
• Я узнал …
• Я сегодня собой …

Существование гидростатического давления приводит к тому, что на любое тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила. Впервые значение этой силы в жидкостях определил на опыте Архимед.

Закон Архимеда формулируется так: на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу того количества жидкости или газа, которое вытеснено погруженной частью тела.

F a =ρ ж gV т =P ж,

где V т - объем тела (т. е. объем жидкости, вытесненной погруженным телом); P ж - вес вытесненной жидкости.

Доказать это можно с помощью опыта с ведерком Архимеда. К пружине подвешивают ведерко Архимеда и тело цилиндрической формы. Пружина растягивает и стрелка показывает вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставляют отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. После чего тело погружают целиком в жидкость. Часть жидкости выливается в стакан. Стрелка показывает вес тела в жидкости. Если в ведерко вылить часть жидкости из стакана, то стрелка вернется к своему начальному положению.

Следовательно, выталкивающая сила по модулю равна весу жидкости, вытесненной погруженной частью тела.

Закон Архимеда справедлив только при наличии тяжести. В условиях невесомости он не выполняется.

Условие плавания тела :

На тело, находящееся в жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

1) Если F т >F A - тело тонет;

2) Если F т =F A - тело плавает в жидкости или газе;

3) Если F т

Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.

1) Если ρ т >ρ ж - тело тонет;

2) Если ρ т =ρ ж - тело плавает в жидкости или газе;

3) Если ρ т <ρ ж - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Водный транспорт.

Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Осадка – глубина, на которую судно погружается в воду.

Ватерлиния – красная линия на корпусе судна, отмечает наибольшую допустимую осадку.

Водоизмещение – вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии.

Воздухоплавание.

Аэростат – воздушный шар, который перемещается только под действием ветра.

Дирижабли – управляемые аэростаты.

Подъемная сила – вес груза, который может поднять шар

Билет № 13.

Работа. Мощность. Потенциальная энергия поднятого тела, сжатой пружины. Кинетическая энергия движущегося тела. Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения механической энергии.

Сила, действующая на тело, может выполнить механическую работу если:

1) есть перемещение;

2) угол между вектором силы и перемещением не равен 90º .

Работа силы есть алгебраическая величина, равная произведению модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними.

Работа может быть положительной, если 0≤ <90º, или отрицательной, если 90º< ≤180º. Сила, выполняющая положительную работу, наз. движущей. Сила, выполняющая отрицательную работу, наз. силой сопротивления. Если на тело действует несколько сил, и вычисляют «А» каждой силы, а затем складывают полученные работы.

Различные механизмы затрачивают разное время на выполнение работы. Характеристикой быстроты выполнения работы является мощность.

Мощность – отношения модуля работы ко времени ее выполнения.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

1. ФИО: Шевцова Любовь Николаевна

2.Место работы: МБОУ МО Плавский район «Молочно-Дворская СОШ»

3. Должность: учитель физики

4.Предмет: физика

5.Класс: 7

6.Базовый учебник: Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений /А.В. Перышкин. – 2-е изд., стереотип – М.: Дрофа, 2013. – 221, с.: ил.

7. Тип урока: урок изучения нового материала с использованием ЭОР и самостоятельной деятельности учащихся.

8.Метод обучения: исследовательский.

9.Тема и номер урока в теме: «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

Урок № 46.16

Тема урока : «Плавание тел».

Цель урока :

Выяснить экспериментальным путем условия, при которых тело в жидкости плавает, всплывает и тонет; сформулировать вывод в том, что поведение тел в жидкости зависит от соотношения выталкивающей силы Архимеда и силы тяжести, плотностей жидкости и тела, погруженного в жидкость.

Задачи:

Образовательные:

Актуализировать знания учащихся о действии жидкостей и газов на погруженные в них тела ; выяснить и сформулировать условия плавания тел.

Развивающие:

Формирование навыков организации самостоятельной деятельности учащихся с использованием ЭОР; овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умений предвидеть возможные результаты своих действий; сформировать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся.

Воспитательные:

Воспитывать интерес к предмету, потребность в познании нового, внимание, самостоятельность, коммуникативные качества, компьютерную грамотность, аккуратность.

Здоровьесберегающие:

Профилактика умственного перенапряжения путем смены деятельности.

Необходимое техническое оборудование : ПК, мультимедийный проектор, презентация, оборудование для проведения опытов.

Оборудование : несколько стаканов с растворами соли, сахара, марганцовки, яйцо в воде, набор тел: бруски железный, алюминиевый, дубовый, пробковый, пенопластовый кубик, ареометр.

Планируемый результат
Личностные умения	Метапредметные умения	Предметные умения
- проявление эмоционально-ценностного отношения к учебной проблеме; Проявление творческого отношения к процессу обучения; Готовность к равноправному сотрудничеству; Потребность в самовыражении и самореализации, социальном признании; Убежденность в возможности познания природы; Проявление самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений	Познавательные : Умение находить сходство и различие между объектами, обобщать полученную информацию; Умение вести наблюдение; Умение прогнозировать ситуацию. Регулятивные: Умение выполнять учебное задание в соответствии с целью; Умение соотносить учебные действия с известными правилами; Умение выполнять учебное действие в соответствии с планом. Коммуникативные: Умение формулировать высказывание; Умение согласовывать позиции и находить общее решение; Умение адекватно использовать речевые средства и символы для представления результата.	Предметные умения Умение объяснять условия плавания тел на основе изученного понятия архимедовой силы и силы тяжести, действующие на тело, погруженное в жидкость, а также от зависимости плотности тела и жидкости; Умение составлять план эксперимента, заполнять таблицу и делать вывод; Умение работать с текстом учебника.

«Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.»

И.Кант

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Таблица 1

	Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Название используемых ЭОР	Время (в мин)
	Оргмомент	Приветствие учащихся.	Приветствуют учителя Проверяют готовность своего рабочего места.
	Актуализация знаний, повторение пройденного материала.	Предлагает ученикам вспомнить закон Архимеда (Сформулировать, записать формулу) Слайд № 1 Слайд № 2 Выполнить тест, состоящий из 8 разноуровневых заданий. (на столах уч-ся лежат листочки с вопросами теста) Контролирует выполнение теста учащимися. Оценки. Слайд № 3 Просмотр ролика Архимедова сила: Опишите картинку	Отвечают на вопросы, формулируют закон Архимеда. Слайд № 2 Выполняют тест, согласно инструкциям учителя. Проверяю по ключу. Слайд № 4 (плавает, часть над водой, часть под водой)	Архимедова сила (айсберг)
	Постановка цели урока	Объявление темы урока. Постановка целей и их запись каждым предложившим цель	Формулируют цели урока Слушают учителя. Отвечают на вопросы учителя, делая различные предположения.
	Изучение нового материала	Создание мотивации. Слайд № 5-8 Рассказ о мальчике: Однажды учитель продемонстрировал ученикам волшебное яйцо, которое умело плавать, а точнее всплывать со дна стакана и загадал ученикам загадку: как не трогая стакана с водой и яйцом и не используя никаких инструментов достать яйцо из стакана? Самый сообразительный, потратив всего 1 минуту, уже держал это яйцо в руках и получил «5». Как ему это удалось? ТБ. (на столах несколько стаканов с растворами соли, сахара, марганцовки, яйцо в воде) Демонстрирует опыт: доливают в стакан раствор соли. Слайд № 9 3адание группе 1 : Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде. Найдите в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды. Результаты оформите в виде таблицы. Оборудование: сосуд с водой и набор тел: бруски железный, алюминиевый, дубовый, пробковый. Слайд № 10 Задание группе 2 : Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров. Сделайте выводы на основании результатов опытов Оборудование: сосуд с водой, деревянный и пенопластовый кубики. Слайд № 11 Задание группе 3 : Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке Сделайте выводы на основании результатов опытов. Оборудование: стакан с водой, стакан с маслом, деревянный брусок 2 шт. Учитель: Мы говорили об условии плавания твёрдых тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой? Задание группе 4 : Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды. Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы. Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка. Последовательность проведения опыта: Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды. На основе проделанного опыта сделайте вывод. После выполнения эксперимента обсуждаются результаты работы, подводятся итоги. Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь. Учитель: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут. (Группа 1,2)(Учащиеся приводят примеры и делают вывод.) и т.д. Слайд № 12 Слайд № 13,14 Учитель: (Группа 4) Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка. Действие прибора - Ареометр (демонстрируем определение плотности воды и масла)	Пробуют в парах на своих местах. Вывод: Поведение тела зависит от плотности жидкости. Тело может всплывать, плавать, тонуть. Выполняют задание. Заполняют таблицу. Сравнивают значения плотностей. Делают вывод: Если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет. А если равны? Если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает внутри жидкости. Опыт с киндерами (мензурка с водой и 3 киндера разной массы) Вывод: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности самого тела. Вывод: Глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости Вывод: Жидкости ведут себя также, как и твердые тела. Их расположение в сосуде зависит от плотности.	Резина и кирпич в жидкости Гиря в ртути Мертвое море
	Закрепление нового материала	Предлагает учащимся заполнить таблицу Слайд № 15 Проверка Слайд № 16 F A и F T Ж и Т Тонет, плавает или всплывает F A T Ж Т Тонет F A = F T Ж = Т Плавает F A > F T Ж > Т Всплывает	Выполняют задание, применяя полученные знания . Делают и записывают вывод в тетрадь
	Рефлексия.	Со всеми ли задачами мы справились? Выясняем?	Формулируют выводы. Задают вопросы учителю.
	Подведение итогов урока	Анализирует результаты выполнения учащимися заданий . Выставляет оценки	Слушают учителя.
	Домашнее задание	Формулирует домашнее задание, комментирует его: § 50, упр. 25 № 2, 4 Задание с пластилином! Слайд № 17,18	Фиксируют домашнее задание.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР Таблица 2

	Название ресурса	Форма предъявления информации (иллюстрация, презентация, видеофрагменты, тест, модель и т.д.)
	“Архимедова сила”	Рисунок, текст, звук. Озвученная иллюстрация для изучения закона Архимеда.(Айсберг)
	“Выталкивающая сила и плотность жидкости”	Иллюстрированный и озвученный рассказ о различной величине архимедовой силы в пресной и солёной воде. (мертвое море)
	“Гиря в воздухе, воде и ртути”	Видеофрагмент, в котором демонстрируется как железная гиря тонет в воде и плавает в ртути.
	“Плавание тел”	Интерактивная модель, позволяющая провести виртуальный опыт по выявлению зависимости глубины погружения тела в жидкость (резина и кирпич)

Приложения

Тест

1. По какой формуле определяется Архимедова сила?
А. Б.

В. Г.

2. В каком случае Архимедова сила, действующая на самолёт больше: у поверхности Земли или на высоте 10 км?
А. Больше у поверхности Земли.

Б. В обоих случаях одинаково
В. Больше на высоте 10 км.

3. Какая сила равна весу жидкости, вытесненной этим телом?
А. Сила сопротивления.

Б. Архимедова сила.

В. Сила упругости.

4. Человек находится в воде. Как изменяется Архимедова сила, действующая на человека при вдохе?
А. Уменьшается.

Б. Увеличивается.

В. Не изменяется.

5. Тело весом 8 Н погружено в воду. Вес вытесненной жидкости равен 6 Н. Каково значение выталкивающей силы?
А. 2 Н Б. 6 Н В. 8 Н Г. 14 Н

6 . На рычажных весах уравновешены одинаковые тела. Нарушится ли равновесие и как, если опустить одно тело в воду, а другое в керосин?
А. Нарушится равновесие, перетянет тело, опущенное в керосин.
Б. Нарушится равновесие, перетянет тело, опущенное в воду.
В. Не нарушится.

7. Тело, подвешенное на нити, опускают в воду. Как при этом изменится сила тяжести, вес тела и сила Архимеда?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Увеличится;

уменьшится; https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

МБОУ МО Плавский район « Молочно-Дворская СОШ» Учитель физики Шевцова Л.Н.

Отвечаем на вопросы 1.Как называют силу, которая выталкивает тела, погруженные в жидкости и газы. 2. Как подсчитать архимедову силу? 3.От каких величин зависит архимедова сила? 4.От каких величин она не зависит?

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная по модулю весу жидкости, которую вытесняет данное тело. При полном погружении тела объемом V т и плотностью ρ ж, архимедова сила F А:

Древнегреческий ученый Архимед, 287 г. до нашей эры. «Архимедова сила»

Ключ к тесту 1. В 2. А 3. Б 4. Б 5. Б 6. А А – 3 Б – 2 В – 1 8. Решение и ответ: F a = 1,3 кг/м 3 *6 м 3 * 9,8 Н/кг = 76,44 Н Ответ: 76,44 Н Вопросы 1- 6 - 1 балл; «5» - 10 -11 баллов; Вопрос 7 - 1-2 балла; «4» - 8 - 9 баллов; Задача № 8 - 3 балла «3» - 5 - 7 баллов; Итого: 11 баллов «2» - менее 5 баллов.

О каком плавающем теле идёт речь? Сегодня над морем Большая жара; А в море плывёт Ледяная гора. Плывёт и, наверное Считает: Она и в жару не растает.

«Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.» И.Кант

Урок - исследование «Условия плавания тел»

Каковы условия плавания тел в жидкости?

Фронтальная экспериментальная работа 1 группа. Задание: Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде. Найдите в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды. Оборудование: сосуд с водой и набор тел: бруски железный, алюминиевый, дубовый, пробковый. Результаты оформите в виде таблицы. Плотность жидкости Плотность вещества Тонет или нет Вода – 1000 кг/м 3 Железо Алюминий Дерево (дуб) Пробка

Фронтальная экспериментальная работа 2 группа. Задание: Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров. Сделайте выводы на основании результатов опытов Оборудование: сосуд с водой, деревянный и пенопластовый кубики.

Фронтальная экспериментальная работа 3 группа. Задание: Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке Сделайте выводы на основании результатов опытов. Оборудование: стакан с водой, стакан с маслом, деревянный брусок 2 шт.

Условие плавания тел всплывает плавает тонет плотность жидкости больше плотности тела плотность жидкости равна плотности тела плотность жидкости меньше плотности тела

Фронтальная экспериментальная работа 4 группа. Задание: Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды. Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы. Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка. Последовательность проведения опыта: Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды. На основе проделанного опыта сделайте вывод

Плавание одной жидкости на поверхности другой. Жидкости, как и твердые тела подчиняются условиям плавания тел.

F A и F T Ж и Т Тонет, плавает или всплывает Тонет Плавает Всплывает

F A и F T Ж и Т Тонет, плавает или всплывает F A F T Ж > Т Всплывает

Домашнее задание: § 50 Упр.25(2,4)

Уходя с урока, выберите смайлик:

Спасибо за внимание!

Условие плавания тел

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.

Природа силы Архимеда

Рис.94.

Чтобы понять природу силы, действующей на погруженное тело со стороны жидкости, достаточно рассмотреть простой пример (рис. 94).

Кубик с ребром погружен в воду, причем и вода, и кубик неподвижны. Известно, что давление в тяжелой жидкости увеличивается пропорционально глубине – очевидно, что более высокий столбик жидкости более сильно давит на основание. Гораздо менее очевидно (или совсем не очевидно), что это давление действует не только вниз, но и в стороны, и вверх с той же интенсивностью – это закон Паскаля.

Если рассмотреть силы, действующие на кубик (рис. 94), то в силу очевидной симметрии силы, действующие на противоположные боковые грани, равны и противоположно направлены – они стараются сжать кубик, но не могут влиять на его равновесие или движение. Остаются силы, действующие на верхнюю и на нижнюю грани. Пусть – глубина погружения верхней грани, – плотность жидкости, – ускорение силы тяжести; тогда давление на верхнюю грань равно^

а на нижнюю:

.

Сила давления равна давлению, умноженному на площадь, т.е.

где – ребро кубика,причем сила направлена вниз, а сила – вверх. Таким образом, действие жидкости на кубик сводится к двум силам – и и определяется их разностью, которая и является выталкивающей силой:

Сила – выталкивающая, так как нижняя грань, естественно, расположена ниже верхней и сила, действующая вверх, больше, чем сила, действующая вниз. Величина равна объему тела (кубика) , умноженному на вес одного кубического сантиметра жидкости (если принять за единицу длины 1 см). Другими словами, выталкивающая сила, которую часто называют архимедовой силой, равна весу жидкости в объеме тела и направлена вверх.

Пример. Если тело неоднородно и его центр тяжести не совпадает с центром тяжести вытесненного им объёма жидкости, то возникает ещё и вращение тела.

Рис. 95.

Выведем плавающее тело (модель корабля) из положения равновесия, слегка наклонив его (рис. 95).

При этом объём погружённой части корабля изменится, изменится и выталкивающая сила, причём точка её приложения сместится в сторону более погружённой части тела. Образовавшаяся пара сил (сила тяжести и выталкивающая сила) будет возвращать тело в первоначальное положение, если направление выталкивающей силы пересечётся с линией , содержащей цент тяжести тела . Если же точка пересечения окажется ниже центра тяжести, то тело перевернётся. Для устойчивости корабля точка должна располагаться выше центра тяжести последнего. Количество воды, вытесненной плавающим судном, называется водоизмещением .

Предмет гидроаэродинамики

Гидроаэродинамикой называется раздел гидроаэромеханики , в котором изучаются движение жидкостей и газов и их взаимодействие с твёрдыми телами.

Будем рассматривать движущуюся жидкость. Движение жидкости называется течением , а совокупность частиц движущейся жидкости – потоком . Графически движение жидкостей изображается с помощью линий тока.

Рис. 96.

Линия тока в гидромеханике – это линия , в каждой точке которой касательная к ней совпадает по направлению с вектором скорости частицы в данный момент времени (рис. 96).

Линии тока проводят так, чтобы густота их, характеризуемая отношением числа линий к площади перпендикулярной им поверхности, через которую они проходят, была больше там, где больше скорость течения жидкости, и меньше там, где жидкость течёт медленнее.

Часть жидкости, ограниченная линиями тока, называется трубкой тока (рис. 97).

В случае установившегося движения трубка тока подобна трубе со стенками, внутри которой с постоянным расходом течёт жидкость.

Рис. 97. Трубка тока. – векторы скоростей в соответствующих точках.

Движение жидкостей или газов представляет собой сложное явление. Для его описания используются различные упрощающие предположения (модели).Ограничимся простейшим случаем движения жидкости, когда выполняются следующие условия:

1). Жидкость несжимаемая .

Опыт показывает, что сжимаемостью жидкости и газа можно пренебречь, когда скорости их движения малы по сравнению со скоростью распространения звука .

2). Жидкость идеальная, (т.е. без внутреннего трения между движущимися слоями). При движении идеальной жидкости не происходит превращения механической энергии во внутреннюю энергию, поэтому выполняется закон сохранения механической энергии.

Движению реальных жидкостей и газов всегда присуща вязкость.

3). Движение жидкости установившиеся (стационарное).

Течение жидкости называется стационарным , если форма и расположение линий тока , а также значения скоростей в каждой её точке со временем не изменяются (при стационарном течении отсутствуют вихри).

Вязкость

Идеальная жидкость является абстракцией. Всем реальным жидкостям присуща вязкость (внутреннее трение ). Вязкость проявляется в том, что возникшее в жидкости или газе движение после прекращения действия причин, его вызывающих, постепенно прекращается. Говоря о вязкости, имеют в виду тела жидкие, капельно–жидкие и упруго–жидкие.

Вязкость– важная физико-химическая характеристика веществ. Значение вязкости приходится учитывать при перекачивании жидкостей и газов по трубам (нефтепроводы, газопроводы).

Вя́зкость (вну́треннее тре́ние )–1).одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. ; 2).свойство газов и жидкостей оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и других видах деформации. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Силы вязкости (силы внутреннего трения) возникают при относительном движении слоёв жидкости (газа). Они приложены к слоям жидкости и действуют по касательным к ним. Два слоя, движущихся друг относительно друга, взаимодействуют вдоль поверхности раздела с равными по модулю и противоположными по направлению силами внутреннего трения. Физические причины появления таких сил различны для жидкостей и газов.

В жидкостях эти силы обусловлены главным образом сцеплением между молекулами, принадлежащими разным слоям. В газах сцепление между молекулами мало, а их подвижность велика. Поэтому образование сил внутреннего трения в газах происходит в основном за счёт обмена молекулами между движущимися слоями. Однако в обоих случаях (и в жидкостях, и в газах) между движущимися слоями осуществляется перенос импульса.

Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Изменение скорости от слоя к слою с увеличением координаты происходит по линейному закону (рис. 99).

Опыт показывает, что на каждый слой действует сила пропорциональная площади слоёв и величине , характеризующей быстроту изменения скорости слоёв при переходе от слоя к слою, т.е. направлении, перпендикулярном слоям: . Величину называют градиентом скорости .

При ламинарном сдвиговом течении жидкости между двумя плоскопараллельными пластинками, верхняя из которых движется с постоянной скоростью под действием силы , а нижняя пластинка неподвижная, слои жидкости перемещаются с разными скоростями – от максимальной у верхней пластинки до нуля у нижней (рис. 99). При этом касательное напряжение , а скорость деформации , где – площадь пластинок, –расстояние между ними. Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации.

Основной закон вязкого течения был установлен И.Ньютоном (1687 г.):

где - тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоёв жидкости (газа) друг относительно друга; – площадь слоя, по которому происходит сдвиг; –коэффициент динамической вязкости (или просто вязкость).

Используя понятие касательного напряжения формулу закона Ньютона можно представить в виде: . Касательное напряжение в общем случае неодинаково в разных точках поверхности. Сила вязкости, действующая на элемент поверхности , равна: . Поэтому полная сила вязкости равна:

Значение вязкости зависит от рода жидкости (газа) и от температуры.

Характер зависимости вязкости жидкостей и газов от температуры различный. У жидкостей с увеличением температуры уменьшается и растёт с увеличением давления; а у газов, наоборот, с ростом температуры вязкость увеличивается. Последнее указывает на различие в них механизмов внутреннего трения. Особенно сильно от температуры зависит вязкость масел. Отечественный физик П.Л.Капица установил, что при температуре жидкий гелий переходит в сверхтекучее состояние, в котором его вязкость равна нулю. Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка .

Наряду с динамической вязкостью используют понятие кинематической вязкости :

где – плотность вещества.

Величина называетсятекучестью .

В технических науках часто пользуются понятием относительной вязкости , под которой понимают отношение коэффициента динамической вязкости раствора к коэффициенту динамической вязкости чистого растворителя: ,где – динамическая вязкость раствора; – динамическая вязкость растворителя.

Слоистое течение с градиентом скорости обычно возникает так. В результате молекулярного сцепления тонкий слой жидкости «прилипает» к поверхности твёрдого тела. И если это тело движется относительно жидкости, то вместе с ним движется и прилипший слой, который благодаря силам вязкого трения увлекает соседний слой, а тот в свою очередь – следующий слой и т.д. По мере удаления от поверхности тела в перпендикулярном направлении скорость слоёв жидкости убывает, что и означает возникновение градиента скорости.

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле:

где – средняя скорость теплового движения молекул, − средняя длина свободного пробега. Из этого выражения, в частности, следует, что вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления, поскольку плотность прямо пропорциональна давлению, а − обратно пропорциональна.

С повышением температуры вязкость большинства газов увеличивается, это объясняется увеличением средней скорости молекул газа , растущей с температурой как .

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Качественно существенное отличие сил вязкого трения от сухого тренияв том, что тело при наличии только вязкого трения и сколь угодно малой внешней силы обязательно придет в движение, т.е. для вязкого трения не существует трения покоя, и наоборот− под действием только вязкого трения тело, вначале двигавшееся, никогда (в рамках макроскопического приближения, пренебрегающего броуновским движением) полностью не остановится, хотя движение и будет бесконечно замедляться.

Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей

Существует два режима течения жидкостей: ламинарный и турбулентный.

Рис. 100.

Ламинарное течение (лат.Lāmina − «пластинка») – упорядоченное течение жидкости и газа , при котором жидкость (газ ) перемещается как бы слоями , параллельными направлению течения (рис. 100).

Установившееся течение идеальной жидкости всегда ламинарное при любых скоростях течения, т.к. в такой жидкости отсутствуют силы внутреннего трения. В случае реальных жидкостей ламинарное течение наблюдается у очень вязких жидкостей или при течениях, происходящих с достаточно малыми скоростями, а также при медленном обтекании жидкостью тел малых размеров. В частности, ламинарное течение имеет место в узких (капиллярных) трубках, в слое смазки в подшипниках, в тонком пограничном слое, образующемся при обтекании их жидкостью или газом и др.

Турбулентное течение (от лат. turbulentus – бурный, беспорядочный) – форма течения жидкости или газа , при которой их элементы совершают неустановившиеся движения по сложным траекториям , что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями жидкости или газа (рис. 102).

Большинство течений жидкостей и газов турбулентное как в природе (движение воздуха в земной атмосфере, воды в реках и морях, газа в атмосферах Солнца и звёзд и в межзвёздных туманностях и т.п.), так и в технических устройствах (трубах, каналах, струях, в пограничных слоях около твёрдых тел, в следах за такими телами и т.п.).

Турбулентное течение нестационарно: скорость и давление в каждой точке потока колеблется около некоторых средних значений. Это связано с тем, что при турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению, поэтому они могут переходить из одного слоя в другой, а их скорости в различных слоях мало отличаются.

В результате перемешивания слоёв жидкости средняя скорость течения практически одинакова по всему сечению трубки тока (трубы). Только в очень тонком слое, примыкающем к стенкам трубы, скорость быстро падает до нуля. Изменение средней скорости турбулентного течения в зависимости от расстояния от оси трубы представлено на рис. 103.

Рис. 103.

При турбулентном течении резко возрастают силы внутреннего трения, т.к. между стенкой и турбулентным потоком вследствие явления прилипания возникает очень тонкий слой с большим поперечным градиентом скорости. Увеличение внутреннего трения обусловлено ещё и тем, что коэффициент вязкости возрастает при переходе к турбулентному движению.

Английский учёный О. Рейнольдсдоказал, что характер течения жидкости зависит от безразмерной величины, называемой числом Рейнольдса : ,где –кинематическая вязкость, –средняя по сечению трубы скорость течения жидкости, – характерный линейный размер, например, диаметр трубы.

Опыт показывает, что при малых значениях числа Рейнольдса течение жидкости (газа) является ламинарным, а при больших – турбулентным.

Значение числа Рейнольдса, характеризующее переход от ламинарного к турбулентному течению, называют критическим – .

Изучая на опыте течение жидкости (газа) по круглым трубам в обычных условиях, установили, что .

Если для некоторого потока ,то течение будет ламинарным, если – течение турбулентное. При , близком к , ламинарное течение неустойчиво и очень чувствительно к разного рода факторам (резкие переходы в трубе, шероховатость стенок, вибрации и др.). Устраняя эти факторы, можно добиться того, что ламинарное течение сохраняется вплоть до значения . Это явление называется затягиванием ламинарного режима. «Затягивание» приобретает большое практическое значение в связи с созданием длинных линий газо – нефтепроводов, т.к. силы внутреннего трения при ламинарном течении значительно меньше, чем при турбулентном: при одном и том же расходе перекачка жидкости при ламинарном течении требует меньших перепадов давления, т.е. меньших затрат энергии.

Уравнение неразрывности струи

Рис.104.

Рассмотрим трубку тока переменного сечения и , по которой течёт идеальная несжимаемая жидкость (рис. 104).

За время через сечение проходит объём жидкости , через сечение – объём жидкости . Следовательно, за через сечение пройдёт объём жидкости где - скорость течения жидкости в сечении , а через сечение за – , где - скорость течения жидкости в сечении S 2 .

Так как жидкость несжимаемая, то через сечение пройдёт такой же объём жидкости, как и через сечение , т.е. .

Произведение скорости стационарного течения идеальной несжимаемой жидкости на поперечное сечение трубки тока есть величина постоянная для данной трубки тока :

Последнее соотношение, выражающее закон сохранения массы для любого объёма жидкости (газа), называется уравнением неразрывности струи.

Следствие из уравнения неразрывности струи: если жидкость движется по трубе переменного сечения, то скорость ее движения обратно пропорциональна площади сечения трубок: .

На частицы реальной жидкости действуют силы трения со стороны стенок трубы и со стороны соседних частиц. Поэтому скорость частиц жидкости в поперечном сечении трубы различна: она максимальна в центре трубы и уменьшается до нуля у ее стенок. В этом случае в формуле уравнения неразрывности – это средняя скорость течения жидкости в данном сечении.

Уравнение Бернулли

Следствием закона сохранения механической энергии для стационарного поток аидеальной и несжимаемой жидкости является уравнение Бернулли, сформулированное в 1738г.

Рис. 105.

Рассматривается стационарное движение идеальной несжимаемой жидкости по трубе переменного сечения (рис.105). Различные части трубы находятся на разных высотах.

Исходя из закона сохранения механической энергии и уравнения неразрывности струи Д.Бернулли получил следующее уравнение:

,

где –плотность жидкости, – динамическое давление, –гидростатическое давление, – статическое давление (давление жидкости на поверхность обтекаемого тела).

При стационарном течении идеальной жидкости полное давление, равное сумме статического, динамического и гидростатического давлений, одинаково во всех поперечных сечениях трубки тока.

Для горизонтальной трубки тока уравнение Бернулли примет вид:

,

где –полное давление.

Из уравнения Бернулли и уравнения неразрывности следует, что при течении жидкости по горизонтальной трубе, имеющей различные сечения, скорость течения жидкости больше в местах сужения, а статическое давление – в более широких местах, т.е. там, где скорость меньше.

Уравнение Бернулли хорошо выполняется для реальных жидкостей, внутреннее трение которых невелико. Поэтому уравнение Бернулли широко применяется в гидравлике при расчёте течения жидкостей и газов в трубопроводах, при расчёте компрессоров, турбин, насосов и других гидравлических и газовых машин.

Теоретическое обоснование уравнения Бернулли

За промежуток времени жидкость в трубе сечением переместится на , а в трубе сечением – на , где и – скорости частиц жидкости в трубах.

Условие несжимаемости записывается в виде:

или ,

здесь – объем жидкости, протекшей через сечения и .

Таким образом, при переходе жидкости с участка трубы с большим сечением на участок с меньшим сечением скорость течения возрастает, т.е. жидкость движется с ускорением. Следовательно, на жидкость действует сила. В горизонтальной трубе эта сила может возникнуть только из-за разности давлений в широком и узком участках трубы. Давление в широком участке трубы должно быть больше чем в узком участке. Если участки трубы расположены на разной высоте, то ускорение жидкости вызывается совместным действием силы тяжести и силы давления. Сила давления – это упругая сила сжатия жидкости. Несжимаемость жидкости означает лишь то, что появление упругих сил происходит при пренебрежимо малом изменении объема любой части жидкости.

Так как жидкость предполагается идеальной, то она течет по трубе без трения. Поэтому к ее течению можно применить закон сохранения механической энергии.

При перемещении жидкости силы давления совершают работу:

Работа сил давления равна изменению потенциальной энергии упругой деформации жидкости, взятому с обратным знаком.

Изменения, произошедшие за время в выделенной части жидкости, заключенной между сечениями и в начальный момент времени, при стационарном течении, сводятся к перемещению массы жидкости ( – плотность жидкости) из одной части трубы сечением в другую часть сечением (заштрихованные объемы на рис. 105). Закон сохранения механической энергии для этой массы имеет вид:

,

где и – полные механические энергии массы в поле тяготения:

,

.

Отсюда следует:

.

Это и есть уравнение Бернулли. Из него следует, что сумма:

.

остается неизменной вдоль всей трубы.

Уравнение Бернулли можно применять к достаточно широкому классу задач аэродинамики.

Примеры.

1). Рассмотрим истечение жидкости из широкого сосуда (рис. 106).

Рис. 106.

Поскольку скорость жидкости вблизи поверхности в широком сосуде пренебрежимо мала, то уравнение Бернулли принимает вид:

,

где – атмосферное давление, – перепад высоты вдоль линии тока. Таким образом,

Это выражение для скорости истечения называют формулой Торричелли. Скорость истечения идеальной жидкости из отверстия в сосуде такая же, как и при свободном падении тела с высоты без начальной скорости.

2). Подъёмная сила крыла самолёта

Строгое теоретическое решение этой задачи чрезвычайно сложно, и обычно для исследования сил применяются экспериментальные методы. Уравнение Бернулли позволяет дать лишь качественное объяснение возникновению подъемной силы крыла. На рис.107 изображены линии тока воздуха при обтекании крыла самолета. Из-за специального профиля крыла и наличия угла атаки , т.е. угла наклона крыла по отношению к набегающему потоку воздуха, скорость воздушного потока над крылом оказывается больше, чем под крылом. Поэтому на рис.107 линии тока над крылом располагаются ближе друг к другу, чем под крылом. Из уравнения Бернулли следует, что давление в нижней части крыла будет больше, чем в верхней; в результате появляется сила действующая на крыло. Вертикальная составляющая этой силы называется подъемной силой. Подъемная сила позволяет скомпенсировать силу тяжести, действующую на самолет, и тем самым она обеспечивает возможность полета тяжелых летательных аппаратов в воздухе. Горизонтальная составляющая представляет собой силу сопротивления среды.

Теория подъемной силы крыла самолета была создана Н.Е.Жуковским. Он показал, что при обтекании крыла существенную роль играют силы вязкого трения в поверхностном слое. В результате их действия возникает круговое движение (циркуляция) воздуха вокруг крыла (зеленые стрелки на рис.107). В верхней части крыла скорость циркулирующего воздуха складывается со скоростью набегающего потока, в нижней части эти скорости направлены в противоположные стороны. Это и приводит к возникновению разности давлений и появлению подъемной силы.

Циркуляция воздуха, обусловленная силами вязкого трения, возникает и вокруг вращающегося тела (например, цилиндра). При вращении цилиндр увлекает прилегающие слои воздуха, вызывая его циркуляцию. Если такой цилиндр установить в набегающем потоке воздуха, то возникнет сила бокового давления, аналогичная подъемной силе крыла самолета. Это явление называется эффектом Магнуса.

Рис.108 иллюстрирует обтекание вращающегося цилиндра набегающим потоком. Эффект Магнуса проявляется, например, при полете закрученного мяча при игре в теннис или футбол.