Arximed qanunu mayeyə tamamilə və ya qismən batırılmış bir cismə şaquli istiqamətdə hərəkət edən bir qüvvə ilə hərəkət etdiyini ifadə edən fiziki bir prinsipdir. bu bədən. Bu qüvvə hidrostatik və ya Arximed adlanır. Fizikadakı hər hansı qüvvə kimi, o da nyutonla ölçülür.
Yunan alimi Arximed
Arximed elmlə əlaqəli bir ailədə böyüdü, çünki atası Phidias öz dövrünün böyük astronomu idi. Erkən uşaqlıqdan Arximed elmlərə maraq göstərməyə başladı. O, İsgəndəriyyədə təhsil alıb, burada Kirenalı Eratosfenlə dostluq edib. Onunla birlikdə Arximed əvvəlcə yer kürəsinin çevrəsini ölçdü. Eratosthenin təsiri ilə gənc Arximed də astronomiyaya maraq göstərdi.
Alim doğma şəhəri Sirakuzaya qayıtdıqdan sonra riyaziyyat, fizika, həndəsə, mexanika, optika və astronomiyanın öyrənilməsinə çox vaxt ayırır. Elmin bütün bu sahələrində Arximed müxtəlif kəşflər etdi ki, onların başa düşülməsi belə çətin olurmüasir təhsilli insan.
Arximed öz qanununu kəşf etdi
Tarixi məlumatlara görə, Arximed öz qanununu maraqlı şəkildə kəşf etmişdir. Vitruvius yazılarında təsvir edir ki, Sirakuzalı tiran II Hieron ustalardan birinə onun üçün qızıl tac tökməyi tapşırır. Tac hazır olduqdan sonra ustadın onu aldatdığını və metalların şahından daha aşağı sıxlığa malik qızıla daha ucuz gümüş əlavə edilib-edilmədiyini yoxlamaq qərarına gəldi. Arximeddən bu problemi həll etməyi xahiş etdi. Alimin tacın bütövlüyünü pozmağa icazə verilmədi.
Arximed vanna qəbul edərkən onun içindəki suyun səviyyəsinin qalxdığını gördü. O, bu effektdən tacın həcmini hesablamaq üçün istifadə etmək qərarına gəldi, onun biliyi, eləcə də tacın kütləsi ona obyektin sıxlığını hesablamağa imkan verdi. Bu kəşf Arximedi çox heyran etdi. Vitruvi öz vəziyyətini belə təsvir etdi: o, küçədə tamamilə çılpaq qaçdı və qədim yunan dilindən tərcümədə “Evrika!” deyə qışqırdı: “Mən onu tapdım!”. Nəticədə tacın sıxlığı xalis qızıldan az olduğu ortaya çıxdı və usta edam edildi.
Arximed "Üzən cisimlər haqqında" adlı əsər yaratdı, burada ilk dəfə kəşf etdiyi qanunu ətraflı təsvir edir. Qeyd edək ki, alimin özünün yaratdığı Arximed qanununun tərtibi praktiki olaraq dəyişməyib.
Mayenin qalan hissəsi ilə tarazlıqda olan mayenin həcmi
Məktəbdə 7-ci sinifdə Arximed qanununu öyrənməyə başlayırlar. Bu qanunun mənasını anlamaq üçün ilk növbədə hərəkət edən qüvvələri nəzərdən keçirməliyikmayenin qalan hissəsinin qalınlığında tarazlıqda olan müəyyən həcmli maye.
Mayenin nəzərdə tutulan həcminin hər hansı səthinə təsir edən qüvvə pdS-ə bərabərdir, burada p yalnız dərinlikdən asılı olan təzyiqdir, dS bu səthin sahəsidir.
Seçilmiş maye həcmi tarazlıqda olduğundan, bu, o deməkdir ki, bu həcmin səthinə təsir edən və təzyiqlə bağlı yaranan qüvvə bu maye həcminin çəkisi ilə tarazlaşdırılmalıdır. Bu nəticə qüvvəsi üzmə qüvvəsi adlanır. Onun tətbiq nöqtəsi bu həcmli mayenin ağırlıq mərkəzindədir.
Mayedəki təzyiq p=rogh düsturu ilə hesablandığından, burada ro - mayenin sıxlığı, g - sərbəst düşmə sürəti, h - dərinlik, hesab edilənin tarazlığı. mayenin həcmi tənliklə müəyyən edilir: bədən çəkisi=rog V, burada V mayenin nəzərdə tutulan hissəsinin həcmidir.
Mayenin bərk maddə ilə əvəz edilməsi
7-ci sinif fizikasında Arximed qanununu daha da nəzərə alaraq, mayenin nəzərdə tutulan həcmini qalınlığından çıxarıb, boş yerə eyni həcmdə və eyni formada bərk cismi yerləşdirəcəyik.
Bu halda yalnız mayenin sıxlığından və həcmindən asılı olan üzmə qüvvəsi dəyişməz qalacaq. Bədənin çəkisi, eləcə də onun ağırlıq mərkəzi ümumiyyətlə dəyişəcək. Nəticədə bədənə ilkin olaraq iki qüvvə təsir edəcək:
- İtələmə qüvvəsi rogV.
- Bədən çəkisi mg.
Ən sadə halda bədən homojendirsə, onun ağırlıq mərkəzi ilə üst-üstə düşür.itələyici qüvvənin tətbiq nöqtəsi.
Arximed qanununun təbiəti və tamamilə mayeyə batırılmış cisim üçün həll nümunəsi
Fərz edək ki, kütləsi m olan homojen bir cismin sıxlığı ro olan mayeyə batırılıb. Bu halda gövdə əsas sahəsi S və hündürlüyü h olan paralelepiped formasına malikdir.
Arximed qanununa görə bədənə aşağıdakı qüvvələr təsir edəcək:
- Qüvvə rogxS, bu, bədənin yuxarı səthinə tətbiq olunan təzyiqlə bağlıdır, burada x bədənin yuxarı səthindən mayenin səthinə qədər olan məsafədir. Bu qüvvə şaquli olaraq aşağıya doğru yönəldilir.
- Rog(h+x)S qüvvəsi, bu, paralelepipedin alt səthinə təsir edən təzyiqlə bağlıdır. O, şaquli olaraq yuxarıya doğru yönəldilir.
- Şaquli olaraq aşağı hərəkət edən bədən çəkisi mg.
Mayenin batırılmış cismin yan səthlərində yaratdığı təzyiq mütləq qiymətə bərabərdir və istiqaməti əksinədir, buna görə də onlar sıfır qüvvəyə bərabərdirlər.
Tarazlıq vəziyyətində bizdə: mg + rogxS=rog(h+x)S və ya mg=roghS.
Beləliklə, üzmə qüvvəsinin və ya Arximed qüvvəsinin təbiəti mayenin ona batırılmış cismin yuxarı və aşağı səthlərinə göstərdiyi təzyiq fərqidir.
Arximed qanunu ilə bağlı qeydlər
Yaldırma qüvvəsinin təbiəti bu qanundan bəzi nəticələr çıxarmağa imkan verir. Budur mühüm nəticələr və qeydlər:
- Əgər bərk cismin sıxlığı mayenin sıxlığından böyükdürsə,hansı suya batırılırsa, onda Arximed qüvvəsi bu bədəni mayedən itələməyə kifayət etməyəcək və bədən batacaq. Əksinə, cisim mayenin səthində yalnız onun sıxlığı bu mayenin sıxlığından az olduqda üzə bilər.
- Özlüyündə hiss olunan cazibə sahəsi yarada bilməyən maye həcmləri üçün çəkisiz şəraitdə bu həcmlərin qalınlığında təzyiq qradiyenti yoxdur. Bu halda, üzmə qabiliyyəti anlayışı dayanır və Arximed qanunu tətbiq olunmur.
- Mayeyə batırılmış ixtiyari formalı cismə təsir edən bütün hidrostatik qüvvələrin cəmini şaquli olaraq yuxarıya doğru yönəldilmiş və bədənin ağırlıq mərkəzinə tətbiq olunan bir qüvvəyə endirmək olar. Beləliklə, reallıqda ağırlıq mərkəzinə tətbiq olunan tək qüvvə yoxdur, belə təsvir yalnız riyazi sadələşdirmədir.
