Закон Архимеда

Суть закона

Закон Архимеда утверждает, что на любое тело, полностью или частично погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа):

F_A = ρ_{жидкости} g V_{погруженной части}

где ρ_{жидкости} — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V_{погруженной части} — объем тела, находящийся в жидкости.

---

Физическая природа

Выталкивающая сила возникает из-за градиента давления в жидкости: давление увеличивается с глубиной по закону P = P₀ + ρgh. Нижняя часть погруженного тела испытывает большее давление, чем верхняя, что и создает результирующую силу, направленную вверх.

---

Применение закона Архимеда

1. Плавание тел.

   • Если выталкивающая сила больше веса тела, оно всплывает.
   • Если силы равны — тело плавает в равновесии.
   • Если вес больше — тело тонет.

2. Измерение плотности тел методом гидростатического взвешивания:

$$ \rho_{\text{тела}} = \frac{m}{V} = \frac{m}{\frac{m - m'}{\rho_{\text{жидкости}}}} $$

где m — масса тела в воздухе, m′ — масса тела в жидкости.

3. Аэростатика. Закон Архимеда применим и к газам, что объясняет подъем аэростатов и воздушных шаров.

---

Особые случаи

• В невесомости действие закона Архимеда отсутствует, так как нет силы тяжести, создающей гидростатическое давление.
• В вязких жидкостях движение тела под действием выталкивающей силы сопровождается дополнительным сопротивлением среды.