Измерение архимедовой силы

Цель этой работы — обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погружённое в неё тело и определить выталкивающую силу.

Для выполнения этой работы нам предлагают использовать комплект оборудования № 1 в составе: цилиндр, номер которого будет указан в работе, стакан с водой и динамометр с пределом измерения 5 Н.

Прежде чем приступить к выполнению работы давайте с вами вспомним, что сила Архимеда — это сила, действующая на тело, погружённое в жидкость (газ), со стороны жидкости (газа) и направленная вертикально вверх. Она определяется произведением плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма погружённой в жидкость части тела:

Единицей измерения архимедовой силы в СИ:

Однако очевидно, что для выполнения данной работы эта формула нам не подходит. А анализ предложенного оборудования показывает, что выталкивающую силу мы будем определять по разнице веса тела в воздухе и в воде.

Начнём выполнять задания по порядку. Итак, первое, что нам нужно сделать, — это сделать рисунок экспериментальной установки. Поэтому мы сначала рисуем (схематически) динамометр с подвешенным грузом — так мы измеряем вес тела в воздухе. А рядышком рисуем этот же динамометр с грузом, но уже полностью находящимся в воде. Обратите внимание, что во втором случае мы изобразили пружину динамометра немного сжатой, тем самым показав, что вес тела в жидкости уменьшился.

Далее нам с вами необходимо записать формулу, по которой мы будем определять выталкивающую силу. Как мы уже вспоминали, архимедова сила будет равна разности веса тела в воздухе и его веса в жидкости:

Давайте определим вес цилиндра в воздухе, для чего подвесим его к крючку динамометра. Снимем показания с динамометра и запишем их в бланк ответов с учётом погрешности измерения.

Теперь аккуратно опустим подвешенный на динамометре цилиндр в стакан с водой так, чтобы цилиндр полностью погрузился в воду, но не касался дна стакана. Показания динамометра — это вес нашего цилиндра в воде. Результат измерения, как и в прошлом случае, записываем с учётом погрешности:

Теперь, чтобы определить выталкивающую силу, мы должны вычесть из веса цилиндра в воздухе его вес в воде:

В конце работы напишем вывод: выталкивающая сила, действующая на цилиндр, равна 0,2 Н.