Zastosowanie prawa Archimedesa – siła wyporu i siła ciężkości

Zastosowanie prawa Archimedesa to dla ucznia nie lada zagadka. Wielu ludzi zadaje sobie pytania, na które nie do końca znają, poprawną odpowiedz. Nurtują ich pytania, które dotyczą także sfery fizyki. Co sprawia, że statki pływają po wodzie, a podwodne łodzie nie toną? Albo jak możliwe jest to, że balon unosi się w powietrzu?

Wielu z nas, nie może sobie wyobrazić tego, jakim cudem kilkupiętrowy statek może pływać, kiedy wrzucony do wody przez nas mały kamień dosłownie po kilku sekundach znika na dnie. Co sprawia, że jedne przedmioty toną, a drugie swobodnie poruszają się po wodzie? Na te i inne nurtujące nas pytania, odpowiedział grecki uczony Archimedes.

Zastosowanie prawa Archimedesa jako odpowiedź na te pytania

Prawo Archimedesa zostało odkryte w przypadkowy sposób. Archimedes na prośbę władcy Syrakuz – Hierona II został poproszony o to, aby dowiedział się, z jakiego materiału została wykonana królewska korona. Król poprosił Archimedesa o pomoc, ponieważ twierdził, że złotnik, który wykonywał koronę, przywłaszczył sobie złoto które otrzymał do wykonania, a w zamian użył np. srebra. Uczony przez długi czas badał koronę, lecz nie mógł uzyskać pewności, z jakiego materiału jest wykonana. Problemem było zrobienie tego tak, aby korona nie uległą zniszczeniu. Jednak pewnego dnia, gdy brał kąpiel, odkrył, że gdy zanurza się w wodzie, jej poziom się podnosi. Tym samym Archimedes wydał znany okrzyk „eureka” i odkrył też podstawowe prawo hydrostatyki.

Uczony pokazał, że korona nie jest w 100% wykonana ze złota, a jest tylko nim pokryta. Jak to sprawdził? Archimedes przygotował dwie bryłki, które ważyły tyle ile królewska korona. Pierwsza bryłka była wykonana ze złota, natomiast druga ze srebra. Gdy włożył bryłki do wody, zaczął sprawdzać, ile wody wyparła każda z nich. Korona wyparła znacznie więcej wody niż bryła złota, tym samym okazało się, że korona jest wykonana z materiału, który jest lżejszy od złota.

Zastosowanie prawa Archimedesa a siła wyporu i siła ciężkości

Uwarunkowanie to nazywamy dzisiaj „Prawem Archimedesa”, które wyraźnie mówi nam o tym, że w wodzie na każde ciało działa siła. Mowa tutaj o sile wyporu, a kierunek siły wyporu jest przeciwny z siłą ciężkości ciała, które jest zanurzone w wodzie, a zasoby siły są takie same jak ciężar wody, z jaką siłą zanurzony przedmiot ją wypiera. Dlatego dzięki temu, znamy, odpowiedz na pytanie: Dlaczego jeden przedmiot tonie, a drugi unosi się na wodzie? Odpowiedź jest prosta. Wszystko zależy od siły wyporu i siły ciężkości i od tego, jakie zależności powstają między dwiema siłami. Jeśli to siła ciężkości jest większa, w tym przypadku przedmiot taki jak kamień tonie. Natomiast w przypadku, kiedy to siła wyporu jest większa, ciało będzie unosiło się na wodzie tak jak np. dmuchany materac. To odkrycie przyczyniło się do możliwości sprawdzania objętości nieregularnych kształtów, których nie ma możliwości mierzyć linijką.

Dzięki Archimedesowi i jego odkryciu, w dzisiejszych czasach konstruowane są wielkie statki, lecz odkrycie pomaga w wykorzystywaniu statków podwodnych, czy działanie w powietrzu sterowców i balonów. Prawo sprawdza się także w każdych gazach i cieczach.