V.5.1. Generalități

👀 Experiment: Forța arhimedică a apei

Materiale necesare:
Balon, ață.

Descrierea experimentului:

• Ține de o sfoară un balon (punguță de plastic) umplut cu apă.
• Ce observi ?

  Sfoara stă întinsă.

• Cufundă-l într-un vas cu apă.
• Ce observi ?

  Sfoara nu mai este întinsă ca în aer.

Concluzia experimentului:
Asupra balonului cufundat în apă acționează o forță verticală, de jos în sus care face ca sfoara să nu mai stea întinsă.
Rezultanta forțelor de presiune hidrostatică exercitate de către lichid asupra corpului cufundat în el se numește forță arhimedică, notată F_A, cu o direcție verticală, de jos în sus.

👀 Experiment: Determinarea forței arhimedice cu ajutorul dinamometrului

Materiale necesare:
Vas cu apă, o greutate cu cârlig, dinamometru.

Descrierea experimentului:

• Suspendă un corp de cârligul dinamometrului și măsoară greutatea acestuia (G = 2 N).
• Cufundă corpul într-un vas cu apă, ținut în continuare de cârligul dinamometrului și citește indicațiile acestuia. Observă că dinamometrul indică o forță mai mică, numită greutate aparentă (G_ap = 1,7 N).

Concluzia experimentului:
Forţa arhimedică (F_A) este egală cu diferența dintre greutatea corpului (determinată în aer,G) şi “greutatea aparentă” a corpului când este cufundat în lichid (G_ap), adică:
F_A = G – G_ap = m • g – m_ap • g = (m – m_ap) • g
F_A = 2 N - 1,7 N = 0,3 N

👀 Experiment: Determinarea forței arhimedice cu ajutorul balanței

Materiale necesare:
Vas cu apă, cilindrii lui Arhimede, balanță, mase marcate, pipetă.

Descrierea experimentului:

• Leagă cilindrii lui Arhimede unul de altul, cu cel plin (metalic) jos de un taler al balanței și echilibrează balanța punând mase marcate pe celălalt taler.
• Introdu numai cilindrul plin într-un vas cu apă și observă că balanța se dezechilibrează.
• Cu ajutorul unei pipete umple cilindrul gol și observă că balanța se echilibrează.

Concluzia experimentului:
Asupra cilindrului plin din apă acționează forța arhimedică în sus care dezechilibrează balanța.
La echilibrarea balanței, forța arhimedică este egală cu greutatea volumului de lichid introdus în cilindrul gol, care are același volum cu cilindrul plin.
Deci forța arhimedică este egală cu greutatea volumului de lichid dezlocuit de corp.

📚 Enunțul legii lui Arhimede:

Un corp cufundat într-un fluid este împins de o forţă ce acţionează pe verticală, de jos în sus, numită forţă arhimedică (F_A), egală cu greutatea volumului de fluid dezlocuit de corp.

Conform legii lui Arhimede, forţa cu care fluidul apasă de jos în sus asupra corpului cufundat este egală cu greutatea volumului de fluid dezlocuit de corp, adică :

Volumul corpului (V_c) = Volumul fluidului dezlocuit (V_f.dez. )

📚 Reține

Forța arhimedică, F_A:

- Are direcție verticală, în sus și punctul de aplicație în centrul de greutate al volumului de lichid dezlocuit.

- Egală în modul cu greutatea fluidului dezlocuit.

- Nu depinde de greutatea și forma corpului, de adâncimea de imersiune, de înălțimea lichidului din vas

📚

Din formula forței arhimedice observăm că aceasta depinde direct proporțional numai de doi factori:

1) Densitatea fluidului cu cât este mai mare, cu atât F_A este și ea mai mare.

2) Volumul corpului (volumul de fluid dezlocuit de corp) cu cât este mai mare, cu atât F_A este și ea mai mare.