Teorija

Kāpēc ūdenī cilvēku viegli noturēt klēpī, bet izejot no ūdens - tas kļūst smags? Kāpēc putuplastu grūti noturēt zem ūdens? Kāpēc milzīgi dzelzs kuģi peld, bet dzelzs nagla nogrimst?
Ja ķermenis atrodas šķidrumā vai gāzē, tad uz to darbojas pretēji Zemes pievilkšanas spēkam vērsts cēlējspēks jeb Arhimeda spēks.
arhim.bmp
Archimedes (280 - 211 p.m.ē.)
 
arrh.bmp
 
 
1) Arhimēda spēks var būt lielāks par Zemes pievilkšanas spēku, tad ķermenis uzpeld šķidruma virspusē. Gāzē tas izpaužas kā celšanās uz augšu, kā piemēram, ar hēliju pildīts gaisa balons.
 
2) Arhimēda spēks un Zemes pievilkšanas spēks pēc lieluma var būt vienādi, tad kopspēks ir 0 un ķermenis peld šķidruma iekšienē (jebkurā augstumā).
 
3) Arhimēda spēks var būt mazāks par Zemes pievilkšanas spēku, tad ķermenis grimst.
ap.bmp
Ja ķermenis ir pilnīgi iegrimis šķidrumā vai atrodas gāzē, Arhimēda spēks ir vienāds ar izspiestā šķidruma vai gāzes svaru.
Arhimēda spēku aprēķina pēc formulas FA=ρšķidrumamgVķermenim 
 
Kāpēc?
P=mg,kurmšķidrumamasa,m=ρšķV,tāpēc izspiestā škidruma svars ir P=ρšķVg, un Arhimēda spēks ir vienāds ar šo svaru.
 
Pēc formulas viegli secināt:  
1) ja ķermeņa blīvums ir mazāks par šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks kļūst lielāks par ķermeņa svaru un ķermenis uzpeld.
2) ja ķermeņa blīvums ir vienāds ar šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks ir vienāds ķermeņa svaru un ķermenis peld šķidruma iekšienē.
3) ja ķermeņa blīvums ir lielāks par šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks ir mazāks par ķermeņa svaru un ķermenis nogrimst.
 
 
Kuģus izgatavo no tērauda, bet tā iekšienē ir daudz gaisa un kopējais kuģa blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu. Kuģa ūdenī iegrimusī daļa aizņem lielu tilpumu, tas izspiež tik daudz ūdens, ka cēlējspēks ir pietiekami liels, lai kuģis nenogrimtu.
kuģ.bmp
Kuģa"Silver Shadow"garums ir 186 metri, iegrime 6,12 metri. Kuģa kopējā masa ir 28 258 tonnas.    
 
zem.bmp
Zemūdenes vidējo blīvumu regulē ar ūdens daudzumu kamerās, ja tās piepilda ar ūdeni, zemūdens nirst, kad ūdeni izpūš ar saspiestu gaisu, tā uzpeld.
Attēlā moderna zemūdene Necker Nymph,  tā var nolaisties līdz 40 metru dziļumam.
Izmēģini pHet Kolorado universitātes izstrādāto simulācijas spēli par cēlējspēku un ķermeņu peldēšanu
sim.PNG
 
Atsauce:
http://www.keywordpicture.com/keyword/archimedes%20principle%20of%20buoyancy/
http://www.cdmedia.co.uk/quotespg.php
http://easyget.lv/latvija-un-pasaule/read/2050/
http://www.travelnews.lv/?view=view_images&g_uid=3089&img_id=49305
https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_en.html