تحقیق قانون ارشمیدس
تحقیق قانون ارشمیدس

تحقیق قانون ارشمیدس


نیروی ارشمیدس چیست ؟
وقتی جسمی را درون یک شاره مثلا یک لیوان آب می اندازیم اگر جسم تماما درون آب فرو رود به مقدار حجم خود آب را جابجا می کند به نیروی وزن این مقدار آب جابجا شده نیروی ارشمیدس گویند که همیشه رو به بالاست و از رابطه ی زیر بدست می آید:
                             A=  ƿ vg
   
دقت کنید که در این رابطه چگالی شاره و vحجم شاره جابجا شده است که مساوی است باحجم قسمتی از جسم که داخل شاره است و gشتاب گرانشی است حال سوالی مطرح می شود و آن اینکه چه شرایطی لازم است تا یک جسم در یک شاره شناور شود ؟ می دانیم در به هر جسمی در یک میدان گرانشی نیروی وزن وارد می شود و به جسم درون شاره حداقل دو نیروی ارشمیدس و نیروی گرانش وارد می شود می دانیم که نیروی گرانش همیشه روبه پایین و نیروی ارشمیدس (نیروی شناوری) همیشه روبه بالا هرگاه این دو نیرو برابر باشند جسم درون آب غوطه ور می شود ولی فرق شناوری و غوطه وری چیست ؟ وقتی می گوییم جسمی شناور است که در سطح آب باشد اما جسم غوطه ور میتواند در هر جای شاره باشدبه طور مثال خود آب درون خود شناور است.
قانون ارشمیدس
هرگاه تمام یا قسمتی از یک جسم در سیالی غوطه ور شود ، به وسیله ی سیال نیرویی برابر با وزن سیال جابه جا شده به جسم وارد می شود ودرنتیجه جسم سبک تر می گردد . در جالت کلی سه وضعیت برای جسمی که در سیالی قرار دارد به وجود می آید :


الف) اگر وزن جسم با نیروی ارشمیدس برابر باشد، جسم در سیال غوطه ور می ماند.
ب) اگر وزن جسم کم تر از نیروی ارشمیدس باشد،جسم بر روی سیال شناور می ماند.
ج ) اگر وزن جسم بیش تر از نیروی ارشمیدس باشد ، جسم به ظرفی که سیال در آن قرار دارد برخورد می کند.
 
وزن واقعی : وزن جسم در خلا را ، که معمولا با وزن جسم در هوا برابر است ، وزن واقعی(W) می نامند.
وزن ظاهری : وزن جسم در سیال را وزن ظاهری(W), می نامند. وزن سیال هم حجم جسم که معادل با مقدار سبک شدن وزن جسم است را نیروی ارشمیدس می نامند(F) که این نیرو به صورت زیر تعریف می شود : 
                                        F=Vg
                                      
 که در آن جرم حجمی سیال و  V حجم سیال جا به جا شده است.  اگر جسمی را در سیال با جرم حجمی غوطه ور کنیم ، با توجه به شکل خواهیم داشت :                                                            
                                                                                                                                                F=W - W 1

که در آن،(F) نیروی خالصی است که از طرف سیال به جسم وارد می شود ، و بنابر قانون ارشمیدس ، با وزن سیال جا به جا شده برابر است.
با توجه به رابطه های بالا داریم :
                                                                                                                                  V g= w - w 1= (m - m 1) g

از آن جا که طبق قانون ارشمیدس حجم سیال جابه جا شده با حجم جسم غوطه ور در سیال برابر است، می توان نوشت :

                                                    V=M
                                                                                                                                                              

                         

وسایل آزمایش :
استوانه ی مدرج ، ترازوی یک کفه ای سه اهرمی ، استوانه هایی از جنس های مختلف یا لیوان ( بشر ) ،و مقداری نخ.
روش انجام آزمایش :
1) جرم استوانه فلزی را با ترازو سه بار در هوا اندازه گیری می کنیم .
2) جرم استوانه فلزی را درون سیال با ترازو سه بار اندازه گیری می کنیم .
3) به کمک رابطه ی جرم حجمی جسم و خطای آن را محاسبه می کنیم .
4) با توجه به روش بالا جرم حجمی استوانه ی چوبی را تعیین می کنیم.