Kāpēc ūdenī cilvēku viegli noturēt klēpī, bet izejot no ūdens - tas kļūst smags? Kāpēc putuplastu grūti noturēt zem ūdens? Kāpēc milzīgi dzelzs kuģi peld, bet dzelzs nagla nogrimst?
Ja ķermenis atrodas šķidrumā vai gāzē, tad uz to darbojas pretēji Zemes pievilkšanas spēkam vērsts (jeb smaguma spēkam) cēlējspēks jeb Arhimēda spēks.
Archimedes (280 - 211 p.m.ē.)
1) Arhimēda spēks var būt lielāks par smaguma spēku, tad ķermenis uzpeld šķidruma virspusē. Gāzē tas izpaužas kā celšanās uz augšu, kā piemēram, ar hēliju pildīts gaisa balons.
2) Arhimēda spēks un smaguma spēks pēc lieluma var būt vienādi, tad kopspēks ir \(0\), un ķermenis peld šķidruma iekšienē (jebkurā dziļumā).
3) Arhimēda spēks var būt mazāks par smaguma spēku, tad ķermenis grimst.
Ja ķermenis ir pilnīgi iegrimis šķidrumā vai atrodas gāzē, Arhimēda spēks ir vienāds ar izspiestā šķidruma vai gāzes svaru.
Arhimēda spēku aprēķina pēc formulas
Kāpēc?
, kur
\(m\) – šķidruma masa,
,
tāpēc izspiestā šķidruma svars ir , un Arhimēda spēks ir vienāds ar šo svaru.
Peldēšanas nosacījumi:
1. Ja ķermeņa blīvums ir mazāks par šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks ir lielāks par smaguma spēku, un ķermenis uzpeld.
2. Ja ķermeņa blīvums ir vienāds ar šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks ir vienāds ar smaguma spēku, un ķermenis peld šķidruma iekšienē.
3. Ja ķermeņa blīvums ir lielāks par šķidruma blīvumu, tad Arhimēda spēks ir mazāks par smaguma spēku, un ķermenis nogrimst.
Kuģus izgatavo no tērauda, bet tā iekšienē ir daudz gaisa, un kopējais kuģa blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu. Tādēļ kuģis peld šķidruma virspusē.
Kuģa "Silver Shadow" garums ir \(186\) metri, iegrime \(6,12\) metri. Kuģa kopējā masa ir \(28 258\) tonnas.
Zemūdenes vidējo blīvumu regulē ar ūdens daudzumu kamerās. Ja tās piepilda ar ūdeni, zemūdenes nirst. Kad ūdeni izpūš ar saspiestu gaisu, tā uzpeld. Attēlā moderna zemūdene Necker Nymph, tā var nolaisties līdz \(40\) metru dziļumam.
