آیا تاکنون فکرکرده اید که چرا برخی چیزها درون آب شناور هستند امابرخی دیگر ته آب می افتند؟
یا چرا چوب روی آب شناور ولی یک میخ آهنی ته ظرف آب می افتد و یااینکه آیا امکان دارد یک قطعه آهن شناوربماند تمامی این موضوعات به نیرویی مربوط می شود که ارشمیدس دانشمند یونان باستان کشف کرده است.
قانون ارشمیدس و نیروی شناوری:
نیروی شناوری نیرویی است که از طرف آب بر جسم و به طرف بالا (خلاف جهت جاذبه) وارد می شود. این نیرو برابر با وزن آب جابجا شده می باشد و باعث می شود جسمی که در آب غوطه ور است سبکتر از زمانیکه در هوا قرار دارد به نظر برسد.
هر کس که بخواهد توپی را وارد آب کند حتماً با یک نیروی بازگرداننده قوی مواجه شده است. این نیرو که جهتش رو به بالا است به عنوان "نیروی شناوری" شناخته می‌شود. تمام سیالات به هر جسمی که در آنها قرار می‌گیرد نیرویی وارد می‌کنند.
منشأ نیروی شناوری از آنجا حاصل می‌شود که فشار با افزایش عمق زیاد می‌گردد.
شکل زیر استوانه‌ای به ارتفاع h را نشان می‌دهد که داخل مایعی قرار گرفته است. فشارp1 بر روی وجه بالایی نیرویی به اندازهp1A به سمت پایین وارد می‌کند( A سطح مقطع استوانه است) به همین نحو، فشار p2روی وجه پایینی، نیرویی به اندازه p2A رو به بالا وارد می‌کند. از آنجا که فشار در عمق بیشتر زیاد است، نیروی رو به بالا بیشتر از نیروی رو به پایین می‌باشد.
بنابراین، مایع یک نیروی برآیند رو به بالا به استوانه وارد می‌کند اندازه این نیروی شناوری برابر است با:
اگر به جای مقدار معادلش (یعنی ) را قرار دهیم خواهیم:
حاصل ضرب hA برابر حجم مایع داخل استوانه است. در این رابطه برابر چگالی مایع است نه چگالی ماده‌ای که با آن استوانه ساخته شده است. بنابراین مقدار برابر جرم m مایع جابجا شده است. پس نیروی شناوری برابر mg می‌باشد که این برابر وزن مایع جابجا شده است. این جمله به وزن مایع که بیرون می‌ریزد اشاره دارد مشروط بر اینکه ظرف مایع کاملاً پر باشد و استوانه وارد آن گردد. "نیروی شناوری" نوع جدیدی از نیروهاست. بلکه فقط نامی است که به نیروی برآیند وارده از طرف مایع به جسم اطلاق می‌گردد.
نکته جالب اینکه شکل جسم فرو رفته در آب اهمیت ندارد و مستقل از شکل ظاهری جسم، نیروی شناوری رفتار یگانه دارد و از قانون ارشمیدس پیروی می‌کند. ارشمیدس (٢١٢-٢٨٧ قبل از میلاد) مبانی این قانون را کشف کرد.
چه شرایطی لازم است تا یک جسم در یک شاره شناور شود ؟
در به هر جسمی در یک میدان گرانشی نیروی وزن وارد می شود و به جسم درون شاره حداقل دو نیروی ارشمیدس و نیروی گرانش وارد می شود می دانیم که نیروی گرانش همیشه روبه پایین و نیروی ارشمیدس (نیروی شناوری) همیشه روبه بالا هرگاه این دو نیرو برابر باشند جسم درون آب غوطه ور می شود .
فرق شناوری و غوطه وری چیست ؟
وقتی می گوییم جسمی شناور است که در سطح آب باشد اما جسم غوطه ور می تواند در هر جای شاره باشدبه طور مثال خود آب درون خود شناور است.
وقتی نیروی ارشمیدس از نیروی وزن بیشتر باشد جسم روی سطح آزاد شاره شناور می شود و وقتی نیروی وزن جسم از نیروی ارشمیدس بیشتر باشد جسم درون شاره غرق می شود.
شامل 23 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق نیروی شناوری
