نيروي ارشميدس

آيا تاکنون فکرکرده ايد که چرا برخي چيزها درون آب شناور هستند امابرخي ديگر ته آب ميافتند؟

يا چرا چوب روي آب شناور ولي يک ميخ آهني ته ظرف آب مي افتد و يااينکه آيا امکان دارد يک قطعه آهن شناوربماند تمامي اين موضوعات به نيرويي مربوط مي شود که ارشميدس دانشمند يونان باستان کشف کرده است.

نيروي ارشميدس چيست ؟

وقتي جسمي را درون يک شاره مثلا يک ليوان آب مي اندازيم اگر جسم تماما درون آب فرو رود به مقدار حجم خود آب را جابجا مي کند به نيروي وزن اين مقدار آب جابجا شده نيروي ارشميدس گويند که هميشه رو به بالاست و از رابطه ي زير بدست مي آيد:

دقت کنيد که در اين رابطه چگالي شاره و vحجم شاره جابجا شده است که مساوي است باحجم قسمتي از جسم که داخل شاره است و gشتاب گرانشي است حال سوالي مطرح مي شود و آن اينکه چه شرايطي لازم است تا يک جسم در يک شاره شناور شود ؟ مي دانيم در به هر جسمي در يک ميدان گرانشي نيروي وزن وارد مي شود و به جسم درون شاره حداقل دو نيروي ارشميدس و نيروي گرانش وارد مي شود مي دانيم که نيروي گرانش هميشه روبه پايين و نيروي ارشميدس (نيروي شناوري) هميشه روبه بالا هرگاه اين دو نيرو برابر باشند جسم درون آب غوطه ور مي شود ولي فرق شناوري و غوطه وري چيست ؟ وقتي مي گوييم جسمي شناور است که در سطح آب باشد اما جسم غوطه ور ميتواند در هر جاي شاره باشدبه طور مثال خود آب درون خود شناور است.

وقتي نيروي ارشميدس از نيروي وزن بيشتر باشد جسم روي سطح آزاد شاره شناور مي شود و وقتي نيروي وزن جسم از نيروي ارشميدس بيشتر باشد جسم درون شاره غرق مي شود.

مثال:آياجسمي به چگالي 1250 kg/m³ روي آب شناور مي ماند؟ و مقدار نيروي ارشميدس اين ماده را براي³ 1m از اين ماده به دست آوريد.

مثال (2) نيروي شناوري را براي آهن mکه در جيوه شناور است بدست آوريد .

با توجه به اينکه نيروي وزن اين قطعه آهن 3.9 اسحاق نيوتن است پس حتي آهن نيز روي جيوه شناور مي ماند.

مسئله : اين دو جسم در هوا روي يک ترازوي اين چنين به تعادل مي رسند اگر آنها را در يک محفظه خلا بگذاريم موقعيت آنان چگونه است ؟(راهنمايي:هوا نيز يک شاره است)

منبع: دانشنامه رشد