Arximed qonuni - suyuqlikka toʻliq yoki qisman botgan jismga vertikal yoʻn altirilgan kuch taʼsirida boʻlgan, kattaligi boʻyicha suyuqlikning ogʻirligiga teng boʻlgan fizik tamoyil bu tana. Bu kuch gidrostatik yoki arximed deb ataladi. Fizikadagi har qanday kuch singari, u nyutonlarda o'lchanadi.
Grek olimi Arximed
Arximed ilm-fan bilan bogʻliq oilada oʻsgan, chunki uning otasi Fidiya oʻz davrining buyuk astronomi boʻlgan. Bolaligidanoq Arximed fanlarga qiziqa boshladi. U Iskandariyada tahsil oldi, u yerda Kiriniyalik Eratosfen bilan do‘stlashdi. U bilan birga Arximed birinchi bo'lib yer sharining aylanasini o'lchagan. Eratosfen ta'sirida yosh Arximedda ham astronomiyaga qiziqish paydo bo'ldi.
Olim ona shahri Sirakuzaga qaytgach, matematika, fizika, geometriya, mexanika, optika va astronomiyani oʻrganishga koʻp vaqt ajratadi. Ilm-fanning barcha sohalarida Arximed turli xil kashfiyotlar qildi, ularni tushunish hatto qiyinzamonaviy bilimli inson.
Arximed o'z qonunini kashf qildi
Tarixiy ma'lumotlarga ko'ra, Arximed o'z qonunini qiziqarli tarzda kashf etgan. Vitruviy o'z asarlarida Sirakuzalik zolim Ieron II hunarmandlardan biriga unga oltin toj quyishni buyurganligini tasvirlaydi. Toj tayyor bo'lgandan so'ng, u xo'jayin uni aldaganmi yoki yo'qligini tekshirishga qaror qildi va metallar shohidan pastroq zichlikka ega bo'lgan oltinga arzonroq kumush qo'shilganmi? U Arximeddan bu muammoni hal qilishni so'radi. Olimga tojning yaxlitligini buzishga ruxsat berilmagan.
Arximed cho’milayotganda undagi suv sathi ko’tarilayotganini payqadi. U tojning hajmini hisoblash uchun ushbu effektdan foydalanishga qaror qildi, uning bilimi, shuningdek, tojning massasi unga ob'ektning zichligini hisoblash imkonini berdi. Bu kashfiyot Arximedda katta taassurot qoldirdi. Vitruviy o'zining ahvolini quyidagicha ta'rifladi: u ko'cha bo'ylab butunlay yalang'och yugurdi va "Evrika!", deb qichqirdi, bu qadimgi yunon tilidan "Men topdim!" Deb tarjima qilingan. Natijada, tojning zichligi sof oltindan kamroq bo'lib chiqdi va usta qatl etildi.
Arximed "Suzuvchi jismlar haqida" nomli asar yaratdi, unda u birinchi marta kashf etgan qonunni batafsil tasvirlab beradi. E'tibor bering, olimning o'zi yaratgan Arximed qonunining formulasi deyarli o'zgarmadi.
Suyuqlikning qolgan qismi bilan muvozanatdagi suyuqlik hajmi
Maktabda 7-sinfda ular Arximed qonunini o'rganishni boshlaydilar. Ushbu qonunning ma'nosini tushunish uchun biz birinchi navbatda harakat qiladigan kuchlarni ko'rib chiqishimiz keraksuyuqlikning qolgan qismi qalinligida muvozanatda bo'lgan ma'lum hajmdagi suyuqlik.
Ko'rib chiqilayotgan suyuqlik hajmining istalgan yuzasiga ta'sir qiluvchi kuch pdS ga teng, bu erda p - bosim, faqat chuqurlikka bog'liq, dS - bu sirtning maydoni.
Tanlangan suyuqlik hajmi muvozanat holatida boʻlganligi sababli, bu hajm yuzasiga taʼsir etuvchi va bosim bilan bogʻliq boʻlgan natijaviy kuch suyuqlikning ushbu hajmining ogʻirligiga teng boʻlishi kerakligini bildiradi. Bu natijaviy kuch suzuvchi kuch deb ataladi. Uning qo'llanish nuqtasi suyuqlikning bu hajmining og'irlik markazida joylashgan.
Suyuqlikdagi bosim p=rogh formula bilan hisoblanganligi sababli, bu erda ro - suyuqlikning zichligi, g - erkin tushish tezlanishi, h - chuqurlik, ko'rib chiqilayotgan bosimning muvozanati. suyuqlik hajmi tenglama bilan aniqlanadi: tana og'irligi=rog V, bu erda V - suyuqlikning ko'rib chiqilgan qismining hajmi.
Suyuqlikni qattiq moddaga almashtirish
Keyinchalik 7-sinf fizikasidan Arximed qonunini hisobga olib, suyuqlikning koʻrib chiqilgan hajmini qalinligidan olib tashlaymiz va boʻsh joyga bir xil hajmdagi va bir xil shakldagi qattiq jismni joylashtiramiz.
Bunday holatda faqat suyuqlik zichligi va uning hajmiga bog’liq bo’lgan suzuvchi kuch bir xil bo’lib qoladi. Tananing og'irligi, shuningdek, uning og'irlik markazi odatda o'zgaradi. Natijada tanaga dastlab ikkita kuch ta'sir qiladi:
- Surish kuchi rogV.
- Tana vazni mg.
Eng oddiy holatda, agar tana bir hil bo'lsa, unda uning og'irlik markazi mos keladi.itaruvchi kuchning qo'llanish nuqtasi.
Arximed qonunining tabiati va suyuqlikka toʻliq botirilgan jism uchun yechim namunasi
Masasi m boʻlgan bir jinsli jismni zichligi ro boʻlgan suyuqlikka botgan deb faraz qilaylik. Bu holda tanasi parallelepiped shakliga ega, asos maydoni S va balandligi h.
Arximed qonuniga koʻra tanaga quyidagi kuchlar taʼsir qiladi:
- RogxS kuchi, bu tananing yuqori yuzasiga qo'llaniladigan bosim tufayli yuzaga keladi, bu erda x - tananing yuqori yuzasidan suyuqlik yuzasigacha bo'lgan masofa. Bu kuch vertikal pastga yo'n altirilgan.
- Rog(h+x)S kuchi, bu parallelepipedning pastki yuzasiga ta'sir qiluvchi bosim bilan bog'liq. U vertikal yuqoriga yo'n altirilgan.
- Vertikal pastga qarab harakat qiladigan tana vazni mg.
Suyuqlikning suvga cho'milgan jismning yon yuzalarida hosil qiladigan bosimi mutlaq qiymat bo'yicha teng va yo'nalishi bo'yicha qarama-qarshidir, shuning uchun ular nolga teng kuchga ega.
Muvozanat holatida bizda: mg + rogxS=rog(h+x)S yoki mg=roghS.
Shunday qilib, suzuvchi kuch yoki Arximed kuchining tabiati suyuqlikning unga botirilgan jismning ustki va pastki yuzalariga ta'sir qiladigan bosim farqidir.
Arximed qonuniga izohlar
Sutuvchi kuchning tabiati ushbu qonundan ba'zi xulosalar chiqarishga imkon beradi. Muhim xulosalar va mulohazalar:
- Agar qattiq jismning zichligi suyuqlikning zichligidan katta bo'lsa,uning ichiga botiriladi, keyin Arximed kuchi bu tanani suyuqlikdan itarish uchun etarli bo'lmaydi va tana cho'kib ketadi. Aksincha, jism suyuqlik yuzasida faqat uning zichligi suyuqlik zichligidan kichik bo'lsagina suzib yuradi.
- Seziladigan tortishish maydonini mustaqil ravishda yarata olmaydigan suyuqlik hajmlari uchun vaznsiz sharoitlarda bu hajmlarning qalinligida bosim gradientlari mavjud emas. Bunday holda, suzuvchilik tushunchasi mavjud bo'lmay qoladi va Arximed qonuni qo'llanilmaydi.
- Suyuqlikka botirilgan ixtiyoriy shakldagi jismga ta'sir etuvchi barcha gidrostatik kuchlar yig'indisi vertikal yuqoriga yo'n altirilgan va tananing og'irlik markaziga qo'llaniladigan bitta kuchga kamayishi mumkin. Shunday qilib, haqiqatda og'irlik markaziga yagona kuch qo'llanilmaydi, bunday tasvir faqat matematik soddalashtirishdir.
