Dahil sa pagkakaiba-iba ng presyon sa likido sa iba't ibang antas, lumitaw ang isang buoyant o Archimedean na puwersa, na kinakalkula ng formula:
saan: V- ang dami ng likidong inilipat ng katawan, o ang dami ng bahagi ng katawan na nalubog sa likido, ρ - ang density ng likido kung saan ang katawan ay nahuhulog, at samakatuwid, ρV ay ang masa ng displaced fluid.
Ang puwersa ng Archimedean na kumikilos sa isang katawan na nalubog sa isang likido (o gas) ay katumbas ng bigat ng likido (o gas) na inilipat ng katawan. Ang pahayag na ito ay tinatawag na Batas ni Archimedes, ay may bisa para sa mga katawan ng anumang hugis.
Sa kasong ito, ang bigat ng katawan (iyon ay, ang puwersa kung saan kumikilos ang katawan sa suporta o suspensyon) na nahuhulog sa likido ay bumababa. Kung ipagpalagay natin na ang bigat ng isang katawan sa pamamahinga sa hangin ay mg, at ito mismo ang gagawin natin sa karamihan ng mga problema (bagaman, sa pangkalahatan, ang isang napakaliit na puwersa ng Archimedes mula sa atmospera ay kumikilos din sa isang katawan sa hangin, dahil ang katawan ay nahuhulog sa gas mula sa atmospera), kung gayon ang mga sumusunod na mahalaga Ang formula ay madaling makuha para sa bigat ng isang katawan sa isang likido:
Ang formula na ito ay maaaring gamitin sa paglutas ng malaking bilang ng mga problema. Maaalala siya. Sa tulong ng batas ng Archimedes, hindi lamang nabigasyon ang isinasagawa, kundi pati na rin ang aeronautics. Mula sa batas ng Archimedes sumusunod na kung ang average na density ng katawan ρ t ay mas malaki kaysa sa density ng likido (o gas) ρ (o kung hindi man mg > F A), ang katawan ay lulubog sa ilalim. Kung ρ t< ρ (o kung hindi man mg < F A), ang katawan ay lulutang sa ibabaw ng likido. Ang dami ng nakalubog na bahagi ng katawan ay magiging tulad na ang bigat ng inilipat na likido ay katumbas ng bigat ng katawan. Upang maiangat ang isang lobo sa hangin, ang bigat nito ay dapat na mas mababa kaysa sa bigat ng inilipat na hangin. Samakatuwid, ang mga lobo ay puno ng mga magaan na gas (hydrogen, helium) o pinainit na hangin.
Mga katawan ng paglangoy
Kung ang katawan ay nasa ibabaw ng isang likido (lumulutang), kung gayon dalawang puwersa lamang ang kumikilos dito (Archimedes pataas at gravity pababa), na nagbabalanse sa isa't isa. Kung ang katawan ay nalulubog sa isang likido lamang, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagsulat ng pangalawang batas ni Newton para sa ganoong kaso at pagsasagawa ng mga simpleng operasyong matematikal, makukuha natin ang sumusunod na ekspresyong nauugnay sa mga volume at densidad:
saan: V immersion - ang dami ng nakalubog na bahagi ng katawan, V ay ang kabuuang dami ng katawan. Sa tulong ng ratio na ito, ang karamihan sa mga problema ng mga katawan ng paglangoy ay madaling malutas.
Pangunahing teoretikal na impormasyon
momentum ng katawan
Simbuyo ng damdamin(momentum) ng isang katawan ay tinatawag na isang pisikal na dami ng vector, na isang quantitative na katangian ng translational motion ng mga katawan. Ang momentum ay tinutukoy R. Ang momentum ng isang katawan ay katumbas ng produkto ng masa ng katawan at ang bilis nito, i.e. ito ay kinakalkula ng formula:
Ang direksyon ng momentum vector ay tumutugma sa direksyon ng velocity vector ng katawan (nakadirekta nang tangential sa trajectory). Ang yunit ng pagsukat ng salpok ay kg∙m/s.
Ang kabuuang momentum ng sistema ng mga katawan katumbas vector kabuuan ng mga impulses ng lahat ng katawan ng system:
Pagbabago sa momentum ng isang katawan ay matatagpuan sa pamamagitan ng formula (tandaan na ang pagkakaiba sa pagitan ng pangwakas at paunang impulses ay vector):
saan: p n ay ang momentum ng katawan sa unang sandali ng oras, p sa - hanggang sa wakas. Ang pangunahing bagay ay hindi malito ang huling dalawang konsepto.
Ganap na nababanat na epekto– isang abstract na modelo ng epekto, na hindi isinasaalang-alang ang pagkawala ng enerhiya dahil sa alitan, pagpapapangit, atbp. Walang mga pakikipag-ugnayan maliban sa direktang pakikipag-ugnayan ang isinasaalang-alang. Sa isang ganap na nababanat na epekto sa isang nakapirming ibabaw, ang bilis ng bagay pagkatapos ng epekto ay katumbas ng ganap na halaga sa bilis ng bagay bago ang epekto, iyon ay, ang magnitude ng momentum ay hindi nagbabago. Tanging ang direksyon nito ang maaaring magbago. Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni.
Ganap na hindi nababanat na epekto- isang suntok, bilang isang resulta kung saan ang mga katawan ay konektado at nagpapatuloy sa kanilang karagdagang paggalaw bilang isang solong katawan. Halimbawa, ang isang plasticine ball, kapag nahulog ito sa anumang ibabaw, ay ganap na huminto sa paggalaw nito, kapag ang dalawang kotse ay nagbanggaan, ang isang awtomatikong coupler ay isinaaktibo at patuloy din silang umuusad nang magkasama.
Batas ng konserbasyon ng momentum
Kapag ang mga katawan ay nakikipag-ugnayan, ang momentum ng isang katawan ay maaaring bahagyang o ganap na mailipat sa ibang katawan. Kung ang mga panlabas na puwersa mula sa ibang mga katawan ay hindi kumikilos sa isang sistema ng mga katawan, ang ganitong sistema ay tinatawag sarado.
Sa isang saradong sistema, ang kabuuan ng vector ng mga impulses ng lahat ng mga katawan na kasama sa sistema ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga pakikipag-ugnayan ng mga katawan ng sistemang ito sa bawat isa. Ang pangunahing batas ng kalikasan ay tinatawag na ang batas ng konserbasyon ng momentum (FSI). Ang mga kahihinatnan nito ay ang mga batas ni Newton. Ang ikalawang batas ni Newton sa impulsive form ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:
Tulad ng sumusunod mula sa formula na ito, kung ang sistema ng mga katawan ay hindi apektado ng mga panlabas na pwersa, o ang pagkilos ng mga panlabas na pwersa ay nabayaran (ang resultang puwersa ay zero), kung gayon ang pagbabago sa momentum ay zero, na nangangahulugan na ang kabuuang momentum ng Ang sistema ay napanatili:
Katulad nito, ang isa ay maaaring dahilan para sa pagkakapantay-pantay sa zero ng projection ng puwersa sa napiling axis. Kung ang mga panlabas na puwersa ay hindi kumikilos lamang sa isa sa mga axes, kung gayon ang projection ng momentum sa axis na ito ay napanatili, halimbawa:
Ang mga katulad na tala ay maaaring gawin para sa iba pang mga coordinate axes. Sa isang paraan o iba pa, kailangan mong maunawaan na sa kasong ito ang mga impulses mismo ay maaaring magbago, ngunit ito ay ang kanilang kabuuan na nananatiling pare-pareho. Ang batas ng konserbasyon ng momentum sa maraming mga kaso ay ginagawang posible upang mahanap ang mga bilis ng mga nakikipag-ugnay na katawan kahit na ang mga halaga ng kumikilos na pwersa ay hindi alam.
Ang batas ni Archimedes ay nabuo tulad ng sumusunod: kumikilos ang isang buoyant force sa isang katawan na nalubog sa isang likido (o gas), katumbas ng bigat ng likido (o gas) na inilipat ng katawan na ito. Ang puwersa ay tinatawag ang kapangyarihan ni Archimedes:
kung saan ang density ng likido (gas), ay ang acceleration ng libreng pagkahulog, at ang volume ng nakalubog na katawan (o bahagi ng volume ng katawan sa ibaba ng ibabaw). Kung ang katawan ay lumulutang sa ibabaw o gumagalaw nang pantay-pantay pataas o pababa, kung gayon ang buoyant na puwersa (tinatawag ding puwersang Archimedean) ay katumbas ng ganap na halaga (at kabaligtaran sa direksyon) sa puwersa ng grabidad na kumikilos sa dami ng likido (gas) inilipat ng katawan, at inilapat sa sentro ng grabidad ng volume na ito.
Lutang ang katawan kung binabalanse ng puwersa ni Archimedes ang puwersa ng grabidad ng katawan.
Dapat tandaan na ang katawan ay dapat na ganap na napapalibutan ng likido (o bumalandra sa ibabaw ng likido). Kaya, halimbawa, ang batas ng Archimedes ay hindi maaaring ilapat sa isang kubo na namamalagi sa ilalim ng tangke, hermetically hawakan sa ilalim.
Tulad ng para sa isang katawan na nasa isang gas, halimbawa, sa hangin, upang mahanap ang puwersa ng pag-aangat, kinakailangan upang palitan ang density ng likido sa density ng gas. Halimbawa, ang isang lobo na may helium ay lumilipad paitaas dahil sa katotohanan na ang density ng helium ay mas mababa kaysa sa density ng hangin.
Ang batas ni Archimedes ay maaaring ipaliwanag gamit ang pagkakaiba sa hydrostatic pressures gamit ang halimbawa ng isang hugis-parihaba na katawan.
saan P A , P B- mga puntos ng presyon A at B, ρ - density ng likido, h- pagkakaiba sa antas sa pagitan ng mga puntos A at B, S ay ang lugar ng pahalang na cross section ng katawan, V- ang dami ng nakalubog na bahagi ng katawan.
18. Equilibrium ng isang katawan sa isang likido sa pamamahinga
Ang isang katawan na nakalubog (ganap o bahagyang) sa isang likido ay nakakaranas ng kabuuang presyon mula sa gilid ng likido na nakadirekta paitaas at katumbas ng bigat ng likido sa dami ng nakalubog na bahagi ng katawan. P ikaw ay t = ρ at gV libing
Para sa isang homogenous na katawan na lumulutang sa ibabaw, ang kaugnayan
saan: V- ang dami ng lumulutang na katawan; p m ay ang densidad ng katawan.
Ang umiiral na teorya ng isang lumulutang na katawan ay medyo malawak, kaya ikukulong natin ang ating sarili sa pagsasaalang-alang lamang sa haydroliko na kakanyahan ng teoryang ito.
Ang kakayahan ng isang lumulutang na katawan, na inalis sa ekwilibriyo, upang bumalik sa estadong ito muli ay tinatawag katatagan. Ang bigat ng likidong kinuha sa dami ng nakalubog na bahagi ng barko ay tinatawag displacement, at ang punto ng aplikasyon ng resultang presyon (i.e. ang sentro ng presyon) - displacement center. Sa normal na posisyon ng sisidlan, ang sentro ng grabidad MULA SA at displacement center d humiga sa parehong patayong linya O"-O", na kumakatawan sa axis ng simetrya ng sisidlan at tinatawag na axis ng nabigasyon (Larawan 2.5).
Hayaan, sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa, ang barko ay tumagilid sa isang tiyak na anggulo α, bahagi ng barko KLM lumabas sa likido, at bahagi K"L"M" sa laban, plunged sa ito. Kasabay nito, nakuha ang isang bagong posisyon ng sentro ng pag-aalis d". Mag-apply sa isang punto d" lakas ng pag-angat R at ipagpatuloy ang linya ng pagkilos nito hanggang sa mag-intersect ito sa axis ng symmetry O"-O". Natanggap na punto m tinawag metacenter, at ang segment mC = h tinawag metacentric na taas. Ipinapalagay namin h positibo kung ang punto m namamalagi sa itaas ng punto C, at negatibo kung hindi man.
kanin. 2.5. Vessel transverse profile
Ngayon isaalang-alang ang mga kondisyon para sa balanse ng barko:
1) kung h> 0, pagkatapos ay bumalik ang barko sa orihinal nitong posisyon; 2) kung h= 0, kung gayon ito ay isang kaso ng walang malasakit na ekwilibriyo; 3) kung h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.
Samakatuwid, mas mababa ang sentro ng grabidad at mas malaki ang taas ng metacentric, mas malaki ang katatagan ng sisidlan.
Ang mga layunin ng aralin: upang matiyak na umiiral ang puwersa ng buoyancy, upang maunawaan ang mga dahilan para sa paglitaw nito at upang makakuha ng mga patakaran para sa pagkalkula nito, upang mag-ambag sa pagbuo ng ideya ng pananaw sa mundo ng pagkakilala ng mga phenomena at mga katangian ng mundo sa paligid.
Mga layunin ng aralin: Upang magtrabaho sa pagbuo ng mga kasanayan upang pag-aralan ang mga katangian at phenomena batay sa kaalaman, upang i-highlight ang pangunahing dahilan na nakakaapekto sa resulta. Bumuo ng mga kasanayan sa komunikasyon. Sa yugto ng paglalagay ng mga hypotheses, bumuo ng oral speech. Upang suriin ang antas ng kalayaan ng pag-iisip ng mag-aaral sa aplikasyon ng kaalaman ng mga mag-aaral sa iba't ibang sitwasyon.
Archimedes - isang natatanging siyentipiko ng Sinaunang Greece, ay ipinanganak noong 287 BC. sa daungan at paggawa ng barko na lungsod ng Syracuse sa isla ng Sicily. Nakatanggap si Archimedes ng mahusay na edukasyon mula sa kanyang ama, ang astronomer at mathematician na si Phidias, isang kamag-anak ng Syracusan tyrant na si Hieron, na tumangkilik kay Archimedes. Sa kanyang kabataan, gumugol siya ng ilang taon sa pinakamalaking sentro ng kultura sa Alexandria, kung saan nakabuo siya ng matalik na relasyon sa astronomer na si Konon at sa mathematical geographer na si Eratosthenes. Ito ang naging impetus para sa pag-unlad ng kanyang mga natatanging kakayahan. Bumalik siya sa Sicily bilang isang mature na siyentipiko. Naging tanyag siya sa maraming gawaing pang-agham, pangunahin sa larangan ng pisika at geometry.
Ang mga huling taon ng kanyang buhay, si Archimedes ay nasa Syracuse, na kinubkob ng armada at hukbong Romano. Ito ay ang 2nd Punic War. At ang mahusay na siyentipiko, na walang pagsisikap, ay nag-aayos ng pagtatanggol sa engineering ng kanyang katutubong lungsod. Nagtayo siya ng maraming kamangha-manghang mga makinang pangdigma na nagpalubog sa mga barko ng kaaway, dumurog sa mga ito, at nagwasak ng mga sundalo. Gayunpaman, ang hukbo ng mga tagapagtanggol ng lungsod ay napakaliit kumpara sa malaking hukbong Romano. At noong 212 BC. Kinuha ang Syracuse.
Ang galing ni Archimedes ay hinangaan ng mga Romano at inutusan ng Romanong kumander na si Marcellus na iligtas ang kanyang buhay. Ngunit ang kawal, na hindi kilala si Archimedes sa pamamagitan ng paningin, ay pinatay siya.
Ang isa sa pinakamahalagang natuklasan niya ay ang batas, na kalaunan ay tinawag na batas ni Archimedes. Mayroong isang alamat na ang ideya ng batas na ito ay binisita si Archimedes noong siya ay naliligo, na may isang tandang "Eureka!" tumalon siya mula sa paliguan at tumakbong hubo't hubad para isulat ang siyentipikong katotohanan na dumating sa kanya. Ang kakanyahan ng katotohanang ito ay nananatiling linawin, kailangan mong tiyakin na umiiral ang puwersa ng buoyancy, maunawaan ang mga dahilan ng paglitaw nito at kumuha ng mga panuntunan para sa pagkalkula nito.
Ang presyon sa isang likido o gas ay nakasalalay sa lalim ng paglulubog ng katawan at humahantong sa paglitaw ng isang buoyant na puwersa na kumikilos sa katawan at nakadirekta nang patayo pataas.
Kung ang isang katawan ay ibinaba sa isang likido o gas, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng isang buoyant na puwersa ito ay lumulutang mula sa mas malalim na mga layer hanggang sa mas malalim. Nakukuha namin ang isang formula para sa pagtukoy ng puwersa ng Archimedes para sa isang parihabang parallelepiped.
Ang presyon ng likido sa itaas na mukha ay
kung saan: ang h1 ay ang taas ng column ng likido sa itaas ng itaas na mukha.
Ang puwersa ng presyon sa itaas ang gilid ay
F1 \u003d p1 * S \u003d w * g * h1 * S,
Kung saan: S ay ang lugar ng tuktok na mukha.
Ang presyon ng likido sa ilalim na mukha ay
kung saan: ang h2 ay ang taas ng column ng likido sa itaas ng ilalim na mukha.
Ang puwersa ng presyon sa ibabang mukha ay katumbas ng
F2= p2*S = f*g*h2*S,
Kung saan: S ay ang lugar ng ilalim na mukha ng kubo.
Dahil h2 > h1, pagkatapos ay p2 > p1 at F2 > F1.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga puwersa F2 at F1 ay:
F2 - F1 = f*g*h2*S - f*g*h1*S = f*g*S* (h2 - h1).
Dahil h2 - h1 \u003d V - ang dami ng isang katawan o bahagi ng isang katawan na nalubog sa isang likido o gas, pagkatapos ay F2 - F1 \u003d f * g * S * H \u003d g * f * V
Ang produkto ng density at volume ay ang masa ng isang likido o gas. Samakatuwid, ang pagkakaiba sa mga puwersa ay katumbas ng bigat ng likido na inilipat ng katawan:
F2 – F1= mzh*g \u003d Pzh \u003d Fvy.
Ang buoyant force ay ang puwersa ni Archimedes, na tumutukoy sa batas ni Archimedes
Ang resulta ng mga puwersa na kumikilos sa mga gilid na mukha ay zero, samakatuwid, hindi ito kasama sa mga kalkulasyon.
Kaya, ang isang buoyant na puwersa na katumbas ng bigat ng likido o gas na inilipat nito ay kumikilos sa isang katawan na nalubog sa isang likido o gas.
Ang Batas ni Archimedes ay unang binanggit ni Archimedes sa kanyang treatise na On Floating Bodies. Sumulat si Archimedes: "Ang mga katawan na mas mabigat kaysa sa isang likido, na inilubog sa likidong ito, ay lulubog hanggang sa maabot nila ang pinakailalim, at sa likido sila ay magiging mas magaan sa pamamagitan ng bigat ng likido sa isang dami na katumbas ng dami ng inilubog na katawan. "
Isaalang-alang kung paano nakasalalay ang puwersa ng Archimedes at kung depende ito sa bigat ng katawan, dami ng katawan, density ng katawan at density ng likido.
Batay sa pormula ng puwersa ng Archimedes, ito ay nakasalalay sa density ng likido kung saan ang katawan ay nahuhulog, at sa dami ng katawan na ito. Ngunit hindi ito nakasalalay, halimbawa, sa density ng sangkap ng isang katawan na nahuhulog sa isang likido, dahil ang dami na ito ay hindi kasama sa nagresultang formula.
Alamin natin ngayon ang bigat ng isang katawan na nakalubog sa isang likido (o gas). Dahil ang dalawang pwersa na kumikilos sa katawan sa kasong ito ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon (ang gravity ay pababa, at ang puwersa ng Archimedean ay pataas), kung gayon ang bigat ng katawan sa likido ay magiging mas mababa kaysa sa bigat ng katawan sa vacuum sa pamamagitan ng ang puwersa ng Archimedean:
P A \u003d m t g - m f g \u003d g (m t - m f)
Kaya, kung ang isang katawan ay nahuhulog sa isang likido (o gas), kung gayon ito ay nawawalan ng timbang na kasing dami ng likido (o gas) na inilipat nito ay tumitimbang.
Dahil dito:
Ang puwersa ng Archimedes ay nakasalalay sa density ng likido at sa dami ng katawan o sa nakalubog na bahagi nito at hindi nakasalalay sa density ng katawan, bigat nito at dami ng likido.
Pagpapasiya ng puwersa ng Archimedes sa pamamagitan ng pamamaraang laboratoryo.
Kagamitan: isang baso ng malinis na tubig, isang baso ng tubig na asin, isang silindro, isang dinamometro.
Pag-unlad:
- matukoy ang bigat ng katawan sa hangin;
- matukoy ang bigat ng katawan sa likido;
- hanapin ang pagkakaiba sa pagitan ng bigat ng katawan sa hangin at ng bigat ng katawan sa likido.
4. Mga resulta ng pagsukat:
Tapusin kung paano nakasalalay ang puwersa ng Archimedes sa density ng likido.
Ang buoyant force ay kumikilos sa mga katawan ng anumang geometric na hugis. Sa teknolohiya, ang pinakakaraniwang mga katawan ay cylindrical at spherical, mga katawan na may binuo na ibabaw, mga guwang na katawan sa anyo ng isang bola, isang hugis-parihaba na parallelepiped, isang silindro.
Ang puwersa ng gravitational ay inilalapat sa gitna ng masa ng isang katawan na nalubog sa isang likido at nakadirekta patayo sa ibabaw ng likido.
Ang puwersa ng pag-aangat ay kumikilos sa katawan mula sa gilid ng likido, ay nakadirekta patayo pataas, ay inilalapat sa sentro ng grabidad ng inilipat na dami ng likido. Ang katawan ay gumagalaw sa isang direksyon na patayo sa ibabaw ng likido.
Alamin natin ang mga kondisyon para sa mga lumulutang na katawan, na batay sa batas ni Archimedes.
Ang pag-uugali ng isang katawan sa isang likido o gas ay nakasalalay sa ratio sa pagitan ng mga module ng gravity F t at ng Archimedes force F A na kumikilos sa katawan na ito. Posible ang sumusunod na tatlong kaso:
- F t > F A - lumulubog ang katawan;
- F t \u003d F A - ang katawan ay lumulutang sa isang likido o gas;
- F t< F A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
Ang isa pang pormulasyon (kung saan ang P t ay ang density ng katawan, ang P s ay ang density ng daluyan kung saan ito nalulubog):
- P t > P s - lumulubog ang katawan;
- P t \u003d P s - ang katawan ay lumulutang sa isang likido o gas;
- P t< P s - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.
Ang density ng mga organismo na naninirahan sa tubig ay halos kapareho ng density ng tubig, kaya hindi nila kailangan ng malalakas na kalansay! Kinokontrol ng mga isda ang kanilang diving depth sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang average na density ng katawan. Upang gawin ito, kailangan lang nilang baguhin ang volume ng swim bladder sa pamamagitan ng pagkontrata o pagrerelaks ng mga kalamnan.
Kung ang katawan ay namamalagi sa ilalim sa isang likido o gas, kung gayon ang puwersa ng Archimedes ay zero.
Ginagamit ang prinsipyo ni Archimedes sa paggawa ng barko at aeronautics.
Lumulutang na diagram ng katawan:
Ang linya ng pagkilos ng puwersa ng grabidad ng katawan G ay dumadaan sa gitna ng grabidad K (ang sentro ng pag-aalis) ng inilipat na dami ng likido. Sa normal na posisyon ng isang lumulutang na katawan, ang sentro ng grabidad ng katawan T at ang sentro ng displacement K ay matatagpuan sa kahabaan ng parehong patayo, na tinatawag na axis ng nabigasyon.
Kapag gumulong, ang sentro ng displacement K ay gumagalaw sa puntong K1, at ang gravity ng katawan at ang Archimedean force FA ay bumubuo ng isang pares ng mga puwersa na may posibilidad na ibalik ang katawan sa orihinal nitong posisyon o dagdagan ang roll.
Sa unang kaso, ang lumulutang na katawan ay may static na katatagan; sa pangalawang kaso, walang katatagan. Ang katatagan ng katawan ay nakasalalay sa kamag-anak na posisyon ng sentro ng gravity ng katawan T at ang metacenter M (ang punto ng intersection ng linya ng pagkilos ng puwersa ng Archimedean kapag nagtakong sa axis ng nabigasyon).
Noong 1783, gumawa ang magkapatid na Montgolfier ng isang malaking bola ng papel, kung saan inilagay nila ang isang tasa ng nasusunog na alkohol. Ang lobo ay napuno ng mainit na hangin at nagsimulang tumaas, na umabot sa taas na 2000 metro.
Ang buoyant force na kumikilos sa isang katawan na nakalubog sa isang likido ay katumbas ng bigat ng likido na inilipat nito.
"Eureka!" ("Natagpuan!") - ang tandang ito, ayon sa alamat, ay inilabas ng sinaunang siyentipikong Griyego at pilosopo na si Archimedes, na natuklasan ang prinsipyo ng pag-aalis. Ayon sa alamat, tinanong ng hari ng Syracusan na si Heron II ang nag-iisip upang matukoy kung ang kanyang korona ay gawa sa purong ginto nang hindi sinasaktan ang mismong korona ng hari. Hindi mahirap para kay Archimedes na timbangin ang korona, ngunit hindi ito sapat - kinakailangan upang matukoy ang dami ng korona upang makalkula ang density ng metal kung saan ito itinapon, at upang matukoy kung ito ay purong ginto. .
Dagdag pa, ayon sa alamat, si Archimedes, na abala sa mga pag-iisip tungkol sa kung paano matukoy ang dami ng korona, ay bumulusok sa paliguan - at biglang napansin na ang antas ng tubig sa paliguan ay tumaas. At pagkatapos ay napagtanto ng siyentipiko na ang dami ng kanyang katawan ay lumipat sa isang pantay na dami ng tubig, samakatuwid, ang korona, kung ito ay ibababa sa isang palanggana na puno ng labi, ay aalis mula dito ng isang dami ng tubig na katumbas ng dami nito. Ang solusyon sa problema ay natagpuan at, ayon sa pinakakaraniwang bersyon ng alamat, tumakbo ang siyentipiko upang iulat ang kanyang tagumpay sa palasyo ng hari, nang hindi man lang nag-abala na magbihis.
Gayunpaman, ang totoo ay totoo: si Archimedes ang nakatuklas prinsipyo ng buoyancy. Kung ang isang solidong katawan ay nalulubog sa isang likido, ito ay mag-aalis ng isang dami ng likido na katumbas ng dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog sa likido. Ang presyur na dating kumilos sa inilipat na likido ay kikilos na ngayon sa solidong nagpalipat dito. At, kung ang buoyant force na kumikilos nang patayo pataas ay mas malaki kaysa sa gravity na humihila sa katawan patayo pababa, ang katawan ay lulutang; kung hindi ay mapupunta ito sa ilalim (malunod). Sa modernong mga termino, ang isang katawan ay lumulutang kung ang average na density nito ay mas mababa kaysa sa density ng likido kung saan ito nalulubog.
Ang batas ni Archimedes ay maaaring bigyang kahulugan sa mga tuntunin ng molecular kinetic theory. Sa isang likido sa pamamahinga, ang presyon ay ginawa ng mga epekto ng gumagalaw na mga molekula. Kapag ang isang tiyak na dami ng likido ay inilipat sa pamamagitan ng isang solidong katawan, ang pataas na momentum ng mga epekto ng molekular ay babagsak hindi sa mga likidong molekula na inilipat ng katawan, ngunit sa katawan mismo, na nagpapaliwanag ng presyon na ibinibigay dito mula sa ibaba at itulak ito patungo sa ibabaw ng likido. Kung ang katawan ay ganap na nahuhulog sa likido, ang puwersa ng buoyancy ay kikilos pa rin dito, dahil ang presyon ay tumataas sa pagtaas ng lalim, at ang ibabang bahagi ng katawan ay sumasailalim sa mas maraming presyon kaysa sa itaas, kung saan nagmumula ang puwersa ng buoyancy. . Ito ang paliwanag ng puwersa ng buoyancy sa antas ng molekular.
Ipinapaliwanag ng buoyancy pattern na ito kung bakit nananatiling nakalutang ang isang barkong gawa sa bakal, na mas siksik kaysa tubig. Ang katotohanan ay ang dami ng tubig na inilipat ng barko ay katumbas ng dami ng bakal na nakalubog sa tubig kasama ang dami ng hangin na nasa loob ng katawan ng barko sa ibaba ng waterline. Kung average natin ang density ng shell ng hull at ang hangin sa loob nito, lumalabas na ang density ng barko (bilang isang pisikal na katawan) ay mas mababa kaysa sa density ng tubig, kaya ang puwersa ng buoyancy na kumikilos dito bilang isang resulta ng mga paitaas na impulses ng epekto ng mga molekula ng tubig ay lumalabas na mas mataas kaysa sa gravitational force ng atraksyon ng Earth, na hinihila ang barko pababa, at ang barko ay naglalayag.