ЗАКОН АРХИМЕДА

ЗАКОН АРХИМЕДА – закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела.

Тот факт, что на погруженное в воду тело действует некая сила, всем хорошо известен: тяжелые тела как бы становятся более легкими – например, наше собственное тело при погружении в ванну. Купаясь в речке или в море, можно легко поднимать и передвигать по дну очень тяжелые камни – такие, которые не удается можем поднять на суше; то же явление наблюдается, когда по каким-либо причинам выброшенным на берегу оказывается кит – вне водной среды животное не может передвигаться – его вес превосходит возможности его мышечной системы. В то же время легкие тела сопротивляются погружению в воду: чтобы утопить мяч размером с небольшой арбуз требуется и сила, и ловкость; погрузить мяч диаметром полметра скорее всего не удастся. Интуитивно ясно, что ответ на вопрос – почему тело плавает (а другое – тонет), тесно связан с действием жидкости на погруженное в нее тело; нельзя удовлетвориться ответом, что легкие тела плавают, а тяжелые – тонут: стальная пластинка, конечно, утонет в воде, но если из нее сделать коробочку, то она может плавать; при этом ее вес не изменился.

Некий аналог закона Архимеда справедлив также в любом поле сил, которое по-разному действуют на тело и на жидкость (газ), либо в неоднородном поле. Например, это относится к полю сил инерции (например, центробежной силы) — на этом основано центрифугирование. Пример для поля немеханической природы: проводящее тело вытесняется из области магнитного поля большей интенсивности в область с меньшей.

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести $mathbf{F_T}$ и силы Архимеда $mathbf{F}_A$ , которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

$mathbf{F_T}>mathbf{F}_A$ — тело тонет;
$mathbf{F_T}=mathbf{F}_A$ — тело плавает в жидкости или газе;
$mathbf{F_T}<mathbf{F}_A$ — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Другая формулировка (где $mathbf{p_t}$ — плотность тела, $mathbf{p_s}$ — плотность среды, в которую оно погружено):

$mathbf{p_t}>mathbf{p}_s$ — тело тонет;
$mathbf{p_t}=mathbf{p}_s$ — тело плавает в жидкости или газе;
$mathbf{p_t}<mathbf{p}_s$ — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.