Мета уроку: з’ясувати причини виникнення виштовхувальної сили у рідинах і газах і пояснити природу її походження.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку

Вивчення нового матеріалу

1. Дія виштовхувальної сили на тіло, занурене в рідину

Підвісимо до динамометра вантаж і відзначимо показання динамометра. Сила, з якою вантаж розтягує пружину динамометра, виявилася рівною P1 = 10 H. Опустимо цей же вантаж у воду, динамометр показує силу, з якою вантаж у воді розтягує пружину динамометра: P2 = 8 H. Отже, сила, з якою вантаж розтягує пружину динамометр, в рідині менше, ніж у повітрі.

Таким чином,

• на тіло, занурене в рідину, діє виштовхувальна сила.

Розглянемо плаваючий на поверхні води дерев’яний брусок.

Якщо брусок перебуває в стані спокою на поверхні води, виходить, що сили, які діють на нього, врівноважують одна одну. Одна із сил — це спрямована вниз сила ваги, що діє на брусок з боку Землі. Інша сила — спрямована, мабуть, догори, і діє на брусок з боку води, виштовхуючи брусок. Тому назвемо цю силу виштовхувальною, позначивши цю силу FA .

2. Закон Архімеда

Якщо підставити під циліндр посудину, у яку налита вода до рівня відливної трубки, то при повному зануренні циліндра об’єм витиснутої ним води дорівнює об’єму циліндра.

Якщо вилити тепер витиснуту циліндром воду зі склянки в «цебро Архімеда», то показання ваг стануть такими самими, як і до опускання циліндра у воду.

Це означає, що виштовхувальна сила, яка діє на циліндр, дорівнює вазі води в об’ємі, зайнятому циліндром.

Отже, ми дійдемо висновку, що

• на тіло, занурене в рідину, діє вишовхувальна сила, що дорівнює вазі рідини в об’ємі, зайнятому тілом.

Уперше це було встановлено Архімедом, тому це твердження називають законом Архімеда.

Розрахуємо величину виштовхувальної сили. Позначимо a глибину, на якій перебуває верхня основа циліндра, а d — висоту циліндра. Тиск рідини збільшується із глибиною,  тому на нижню поверхню зануреного в рідину тіла рідина тисне із більшою силою, ніж на верхню. На верхню основу циліндра діє спрямована вниз сила тиску рідини  , а на нижню основу — спрямована угору сила тиску рідини  . Рівнодійна цих сил , де V — об’єм циліндра, тобто дорівнює вазі рідини в об’ємі, рівному об’єму всього циліндра.

Досліди й розрахунки показують, що закон Архімеда справедливий не тільки для рідин, але й для газів:

• на тіло, що перебуває в газі, діє виштовхувальна сила, що дорівнює вазі газу в об’ємі тіла.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Які спостереження вказують на існування виштовхувальноїсили?
2. Чим пояснюється збільшення тиску рідини із глибиною?
3. Які сили діють на тіло, занурене в рідину?
4. Чому в розрахунку не враховуються бічні сили?
5. Чому виникнення архімедової сили пов’язують із дією законуПаскаля?

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Яка архімедова сила діє на суцільний брусок масою 540 г, якщо він повністю занурений у воду?

Розв’язання. Для знаходження шуканої сили скористаємося законом Архімеда  . Оскільки брусок повністю занурений у воду, то об’єм води, витиснутої бруском, дорівнює об’єму бруска. Об’єм бруска можна знайти через його масу й густину:  .

Тоді архімедова сила дорівнює:  .

Перевірка одиниць:

Обчислюємо шукану величину:

 .

2. Якщо підвішений до динамометра брусок занурюють у воду, динамометр показує 34 Н, якщо в гас — динамометр показує 38 Н. Які маса й густина бруска?

2. Поміркуй і відповідай

1. Кинуті в посудину з рідиною дві суцільні однакові кульки розташувалися, як показано на рисунку. Чи однакові виштовхувальні сили діють на ці кульки?

2. Алюмінієвий і мідний бруски мають однакові маси. Який з нихлегше підняти у воді?

3. Чи діє архімедова сила в умовах невагомості?

Домашнє завдання-1

1. У-1: § 15.

2. Сб-1:

рів1 — № 18.2, 18.3, 18.6, 18.13, 18.15.

рів2 — № 18.19, 18.24, 18.26, 18.31, 18.32.

рів3 — № 18.39, 18.42, 18.44, 18.52, 18.53.

Домашнє завдання-2

1. У-2: § 22.

2. Сб-2:

рів1 — № 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5.

рів2 — № 20.8, 20.11, 20.12, 20.13, 20.16.

рів3 —№ 20.23, 20.25, 20.27, 20.28, 20.29.