Il potere di Archimede

Il geniale Archimede è cresciuto in una famiglia di matematici, ha ricevuto un'educazione eccellente a Alessandria e ha trascorso tutta la sua vita nella città siciliana di Siracusa. È diventato il fondatore della meccanica teorica, ha lavorato con successo sui problemi di trovare la superficie e il volume di varie figure e corpi. Ricorda spesso la sua famosa frase "Dammi un punto di sostegno, e mi trasformerò la Terra!" E l'esclamazione di "Eureka!" Quando ha scoperto la legge, in seguito chiamata da lui. Ma, inoltre, è stato uno scienziato eccezionale nel campo della geometria e della meccanica, ei suoi risultati ingegneristici hanno suscitato sorpresa tra i suoi contemporanei con il coraggio dei suoi disegni e la grandezza dei risultati. Ha costruito catapulte ad alta velocità, il sistema dei suoi meccanismi di blocco a leva permetteva di sollevare la nave sopra l'acqua e il blocco degli specchi riflettenti che aveva inventato da lui bruciava la flotta romana all'assedio di Siracusa.

Tra le altre scoperte che la storia associa con il nome di questo brillante scienziato, nella fisica la forza di Archimede rimase per sempre. Questa scoperta è stata associata ad una necessità pratica: è stato necessario determinare l'onestà dei gioiellieri che hanno prodotto la corona per il re Hiero II. Quella che viene chiamata già la gravità specifica era ben nota già in quei tempi, ma come determinare il volume di un prodotto così complesso era incomprensibile. La leggenda lega in modo persistente la scoperta della legge di Archimede all'accettazione di un bagno da parte di uno scienziato. L'essenza della scoperta è che la forza di galleggiamento di Archimede agisce sul corpo nel liquido, la cui definizione è oggetto di una particolare attenzione dei progettisti di apparecchiature per il nuoto, dispositivi che operano in liquidi, sotto l'acqua, nonché oggetti di ballooning – palloncini, sonde, airship ecc. .

La formulazione classica della legge dice che la forza di Archimede è uguale al peso del liquido che il corpo immerso in essa ha spostato. Sotto questa definizione, la formula è descritta molto facilmente: supponiamo che il volume del corpo immerso nel liquido è 0 e la gravità specifica del liquido è p, quindi il loro prodotto è la forza desiderata di Archimede. La formula per il suo calcolo è scritta come segue:

Φα = ρ * 0

Molto spesso c'è una tentazione di controllare la legge di Archimede nei confronti dei gas – la densità del liquido e del gas è molto diversa. Per gli scettici, c'è un esperimento piuttosto semplice. Nella scatola con la possibilità di pompare l'aria, mettiamo sulla bilancia una grande palla, ad esempio vetro, e bilanciamo il suo peso metallico.

Così, nell'aria, il peso della palla è equilibrato dal peso del peso e possiamo scrivere l'uguaglianza Pm = Pr, che è soddisfatto, dal momento che Gli oggetti sono equilibrati. Se inizialmente supponiamo che la legge di Archimede sia valida, allora la forza di Archimede Φ1 e Φ2 agisce sulla palla e sul peso, e quindi la condizione di equilibrio può essere riscritta in un altro modo:

Pm = Pi, – Pi e Pi = Pi, – Pi, dove Pi, e Pi, sono il peso della palla e il peso nel vuoto. Poi agiamo come eravamo insegnati a scuola: Pm1 = Pm = Pi1 – P2, da cui Pm1 = Pi1 – P2 + Pm = Pi + ($ m – F2).

La questione resta per piccoli – è necessario rivelare il contenuto delle forze spinte per la sfera e il manubrio: $ m = p * Ow e $ i = p * Oz.

Facciamo le sostituzioni dei valori delle forze spinte nell'espressione di Pm.

Pm1 = Pr1 – Φι + Φω = Pr1 + (p * Ow – p * Og) = Pr1 + p * (Oy-O2).

Infine, per il peso della palla nel vuoto, si ottiene un'espressione che, dato il fatto che Dm> Dg non lascia dubbi: il peso della palla nel vuoto è maggiore del peso del manubrio, anche se nell'aria sono equilibrati: Pm = Pr2 + p * ).

La ragione di questa conclusione è che la forza di Archimede dipende dal peso specifico dell'aria e dal volume della sfera. Nel nostro caso, è molto facile controllare questa conclusione – è necessario evacuare l'aria dalla scatola. Se questo è fatto, si può assicurare che la legge sia una legge, ed è sempre e ovunque soddisfatta, sia in liquidi che in gas. La conferma di questo sarà un peso abbassato, precedentemente bilanciato, una palla.

Il dispositivo, la cui esistenza è una continua dimostrazione della legge di Archimede in tutte le sue manifestazioni, è un sottomarino. La regolazione del peso della nave per la realizzazione di tutte le varianti di movimento con l'aiuto di serbatoi di zavorra è un esempio vivo dell'uso pratico di una scoperta molto antica nelle condizioni moderne.