Page 112 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Siła wyporu w gazach
Prawo Archimedesa ma zastosowanie również w odniesieniu do gazów, które
na zanurzone w nich ciało działają siłą wyporu.
Możemy sprawdzić słuszność naszego stwierdzenia, umieszczając baro-
skop (il. 4.12) (kulę równoważoną obciążnikami) pod kloszem pompy próż-
niowej. Po rozrzedzeniu powietrza pod kloszem równowaga zostanie naru-
szona. Kula przechyli się lekko ku dołowi, ponieważ działa na nią mniejsza
siła wyporu (gęstość otaczającego ją powietrza jest mniejsza, a więc działająca
na nią siła wyporu jest mniejsza).
Siły wyporu gazów są o wiele mniejsze od sił wyporu cieczy, gdyż gęstości
gazów są znacznie mniejsze od gęstości cieczy. Gdy jednak mamy do czy-
4.12 Baroskop nienia z dużą objętością ciała, to siła wyporu może mieć znaczne wartości.
Wykorzystuje się to w balonach z podczepionymi do nich gondolami (il. 4.13).
Balony napełniane są gazami o mniejszej gęstości niż powietrze i, zgodnie
z wcześniej omówionymi warunkami, „pływają” w nim. Najczęściej balony
napełnia się wodorem, helem lub ogrzanym powietrzem, dzięki czemu poja-
wia się siła zwrócona pionowo w górę. Balon pod działaniem tej siły wznosi
się na taką wysokość, na której siła ciężkości zrównuje się z siłą wyporu. Na tej
wysokości balon będzie pozostawał w spoczynku. Chcąc, by wzniósł się wyżej,
należy wyrzucić balast z gondoli.

W skrócie
4.13 Balon
Prawo Archimedesa mówi, że na ciało zanurzone w cieczy (lub w gazie)
działa siła wyporu zwrócona pionowo do góry, równa co do wartości
ciężarowi cieczy wypartej (lub gazu wypartego) przez to ciało.
Siłę wyporu możemy wyznaczyć doświadczalnie. Gdy ciało zanurzone
w cieczy jest zawieszone na siłomierzu, to wskazanie siłomierza jest
mniejsze od wskazań siłomierza w powietrzu o wartość siły wyporu.
Jeśli od ciężaru ciała w powietrzu odejmiemy wynik pomiaru siły w cieczy, to
otrzymamy wartość siły wyporu, jaką ciecz działa na ciało.
F wyporu = F w powietrzu – F w wodzie
Wartość siły wyporu można obliczyć ze wzoru:
F w = d c · V · g,
gdzie:
d c – gęstość cieczy
V – objętość zanurzonego ciała (lub jego zanurzonej części)
g – przyspieszenie ziemskie.

Siła wyporu zależy od objętości zanurzonego ciała (lub jego części), a nie
zależy od rodzaju materiału, z którego zbudowane jest zanurzone w cieczy
ciało.
Na wartość siły wyporu ma wpływ gęstość cieczy – im większa gęstość, tym
większa siła wyporu.

110