Сила Архимеда и условия плавания тел

На тело, погружённое в жидкость (или газ), действует направленная вверх выталкивающая сила — сила Архимеда. Она равна весу жидкости, вытесненной телом: Fₐ = ρж · g · Vпогр. Сила зависит не от вещества тела, а от плотности жидкости и объёма погружённой части.

Условия плавания: ρт < ρж — тело плавает, погрузившись частично: Vпогр / V = ρт / ρж; ρт = ρж — тело находится в равновесии в любом месте жидкости; ρт > ρж — тонет. Тонущее тело на динамометре в жидкости показывает на Fₐ меньше, чем в воздухе.

Fₐ = ρж g Vпсила Архимедаρт < ρж → плаваетρт > ρж → тонетVп/V = ρт/ρжпогружённая часть плавающего телавыбери жидкость, тело и объём ↓Лёд плавает: 90% под водой

Красная стрелка — сила тяжести mg, синяя — сила Архимеда Fₐ. У плавающего тела силы равны; тонущее тело подвешено к динамометру, который показывает mg − Fₐ. g = 10 Н/кг.

Жидкость (ρ, кг/м³)Тело (ρ, кг/м³)Объём тела, дм³1

• Сила тяжести, mg
• Сила Архимеда, Fₐ
• Погружённая часть тела
• Показание динамометра (в жидкости)

Задание 1 / 3○○○

Пусть тело погрузится на 90%.

Настрой ползунки и кнопки…

Что показывает симуляция?

языком ползунков

• Лёд плавает в воде, но 90% его под водой — поэтому большая часть айсберга не видна.
• Дерево легче льда: в воде погружено всего 60%.
• Смени жидкость на керосин: тонет даже лёд — керосин легче воды.
• Сталь в воде тонет, а в ртути плавает — плотность ртути больше плотности стали.
• Тонущий алюминиевый кубик (1 дм³) в воде показывает на динамометре 17 Н вместо 27 Н: 10 Н — это сила Архимеда.

Плотности и плавание

ρ, кг/м³

Вещество	ρ	В воде (1000)
Дерево (сосна)	≈ 500–600	плавает
Лёд	900	плавает, погружён на 90%
Керосин	800	держится на поверхности воды
Алюминий	2700	тонет
Сталь	7800	тонет (в ртути плавает)
Ртуть	13 600	—

Самые частые ошибки

красной ручкойСчитать силу Архимеда по плотности тела

В формуле плотность жидкости: Fₐ = ρж g Vпогр. Стальной и деревянный кубики одного объёма при полном погружении получают одинаковую Fₐ.

Писать для плавающего тела Fₐ = ρgV

Плавающее тело погружено не полностью: Fₐ = mg, и берётся только погружённый объём.

«Тяжёлые тела всегда тонут»

Стальной корабль плавает: полый корпус вытесняет много воды, средняя плотность корабля меньше плотности воды.

Разобранные задачи

сначала реши сам

Задача 1

Тело объёмом 2 дм³ полностью погружено в воду. Найдите силу Архимеда (g = 10 Н/кг).

Показать решениеFₐ = ρ g V = 1000 · 10 · 0,002Fₐ = 20 Н

Ответ: 20 Н.

Задача 2

Дерево плотностью 600 кг/м³ плавает в воде. Какая часть его объёма под водой?

Показать решениеVп / V = ρт / ρж600 / 1000 = 0,6

Ответ: 60%.

В реальной жизни: почему стальной корабль не тонет?

вытеснение водыКорпус корабля стальной, но внутри полый

На борту кораблей наносят «грузовую марку» — линию, глубже которой судно погружаться не должно. Морская вода плотнее пресной, поэтому в море тот же корабль сидит немного выше, чем в реке. А подводные лодки погружаются и всплывают, заполняя и продувая цистерны.

Проверь себя: 5 тестовых заданий

5 вопросов

1От чего не зависит сила Архимеда?

2При каком условии тело плавает?

3Какая часть льда (900 кг/м³) погружена в воду?

4В какой жидкости будет плавать стальной шарик?

5Открытый вопрос: алюминиевый кубик объёмом 1 дм³ (2700 кг/м³) полностью погружён в воду. Сколько Н покажет динамометр? Запиши ответ числом.

Источник

Программа вступительных экзаменов ДИМ 2026: Физика → Механика жидкостей и газов: закон Архимеда, условия плавания тел.