Prawo Archimedesa i siła wyporu – 15 zadań online

Jak rozwiązywać zadania z prawa Archimedesa?

Na ciało zanurzone w cieczy działa skierowana ku górze siła wyporu równa ciężarowi wypartej cieczy: F_w = ρ · g · V. W tym wzorze ρ oznacza gęstość cieczy, a V objętość zanurzonej części ciała.

Jeżeli ciało jest całkowicie zanurzone, do wzoru podstawiamy jego całą objętość. Jeżeli pływa częściowo zanurzone, siła wyporu równoważy ciężar ciała, dlatego można korzystać z zależności ρ_cieczyV_zan = ρ_ciałaV.

Do kontroli obliczeń możesz wykorzystać kalkulator siły wyporu i prawa Archimedesa.

Najważniejsze wzory

Pływanie, tonięcie i zanurzenie

Jeżeli średnia gęstość ciała jest mniejsza od gęstości cieczy, ciało może pływać częściowo zanurzone. Dla ciała pływającego ułamek objętości zanurzonej jest równy stosunkowi gęstości ciała do gęstości cieczy.

Gdy ciało ma większą gęstość niż ciecz, po puszczeniu zaczyna opadać. W zadaniach z początkowym przyspieszeniem pomijamy opór cieczy i porównujemy ciężar z siłą wyporu.

Jednostki objętości

We wzorze F_w = ρgV objętość w układzie SI podajemy w m³. Pamiętaj: 1 dm³ = 0,001 m³ oraz 1 cm³ = 0,000001 m³.

W zadaniach z wodą przy g = 10 m/s² wygodna kontrola wyniku jest prosta: każdy 1 dm³ całkowicie zanurzonej objętości daje 10 N siły wyporu.

Co obejmuje test?

W zestawie pojawiają się siła wyporu, objętość i gęstość cieczy, ciężar pozorny, wyznaczanie siły wyporu z różnicy wskazań, procent zanurzenia oraz gęstość ciała pływającego.

Trudniejsze zadania obejmują maksymalny ładunek pływającego ciała, początkowe przyspieszenie ciała lżejszego lub cięższego od cieczy, zanurzenie w dwóch cieczach oraz pływalność obojętną.