Fizică Mecanică
Principiul lui arhimede aplicatii
Principiul lui Arhimede afirmă că un corp scufundat într-un fluid este împins în sus cu o forță egală cu greutatea fluidului dislocuit. Forța arhimedică se calculează cu F_A = ρ_fluid·V_scufundat·g, unde ρ_fluid este densitatea fluidului, V_scufundat este volumul scufundat, și g ≈ 10 N/kg. De exemplu, un cub de volum 0,002 m³ scufundat în apă (ρ = 1000 kg/m³) are F_A = 1000·0,002·10 = 20 N.
Aplicații practice
- Plutirea corpurilor Un corp plutește dacă greutatea sa este mai mică sau egală cu forța arhimedică. De exemplu, o barcă din lemn plutește deoarece densitatea lemnului este mai mică decât a apei.
- Submarine Submarinele modifică densitatea prin umplerea sau golirea balasturilor cu apă, controlând plutirea și scufundarea.
- Balon cu aer cald Aerul cald are densitate mai mică decât aerul rece, creând forță arhimedică care ridică balonul.
Exerciții rezolvate
- 1 Problema 1: Forța arhimedică Un corp cu volumul V = 0,005 m³ este scufundat în apă. Care este forța arhimedică? Rezolvare: F_A = ρ_apă·V·g = 1000·0,005·10 = 50 N.
- 2 Problema 2: Volumul scufundat Un corp cu greutatea G = 30 N plutește în apă. Care este volumul scufundat? Rezolvare: În plutire, F_A = G, deci ρ_apă·V_scufundat·g = 30. V_scufundat = 30/(1000·10) = 0,003 m³.
- 3 Problema 3: Comparație de densități Un corp cu densitatea ρ = 800 kg/m³ este scufundat în apă. Va pluti? Rezolvare: Da, deoarece ρ < ρ_apă (1000 kg/m³), forța arhimedică este mai mare decât greutatea.
Pentru probleme, compară întotdeauna greutatea corpului cu forța arhimedică.