5. Arhimēda spēks - cēlējspēks. Peldēšanas nosacījumi

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.

Archimedes (280 - 211 p.m.ē.)

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.

Ja ķermenis ir pilnīgi iegrimis šķidrumā vai atrodas gāzē, Arhimēda spēks ir vienāds ar izspiestā šķidruma vai gāzes svaru.

Arhimēda spēku aprēķina pēc formulas

F_{A} = ρ_{šķ idrumam} \cdot g \cdot V_{ķ ermenim}

Kāpēc?

P = mg, kur m - šķ idruma masa, m = ρ_{šķ} \cdot V, t ā p ē c izspiest ā š kidruma svars ir P = ρ_{šķ} \cdot V \cdot g

, 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.