HellenicaWorld

Η Αρχή του Αρχιμήδη καθορίζει ότι: "Κάθε σώμα βυθισμένο σε ρευστό δέχεται άνωση ίση με το βάρος του ρευστού που εκτοπίζει".

Μαθηματικά η Άνωση (Α) μπορεί να εκφρασθεί με τον τύπο: Α = ρ g V, όπου:

* ρ: πυκνότητα ρευστού

* g: επιτάχυνση βαρύτητας (9,81m/s²)

* V: όγκος βυθισμένου σώματος

Όταν το βάρος ενός σώματος είναι μεγαλύτερο από την άνωση που αυτό δέχεται τότε θα βυθιστεί, ενώ σε αντίθετη περίπτωση θα επιπλέει.

Πείραμα

Η Αρχή του Αρχιμήδη αποδεικνύεται πειραματικά με τον ακόλουθο τρόπο: Λαμβάνοντας ένα σώμα και κρεμώντας το σ΄ ένα μικρό δυναμόμετρο (κανταράκι) διαβάζουμε την ένδειξη του βάρους του. Στη συνέχεια διατηρώντας το σώμα κρεμασμένο στο δυναμόμετρο το βυθίζουμε σ΄ ένα ποτήρι τελείως ξέχειλο με νερό, που έχουμε όμως τοποθετήσει προηγουμένως σ΄ ένα βαθύ πιάτο. Βυθίζοντας το σώμα μέσα στο νερό η ένδειξη του δυναμόμετρου θα είναι μικρότερη από την προηγούμενη (εκτός νερού). Ταυτόχρονα όμως θα διαπιστώσουμε ότι κάποια ποσότητα του νερού από το ξέχειλο ποτήρι θα χυθεί στο πιάτο. Αν ζυγίσουμε τη ποσότητα αυτή του νερού που υπερχείλισε θα διαπιστώσουμε ότι αυτή θα είναι ίση με τη διαφορά του βάρους του σώματος εκτός και εντός του νερού. Το πείραμα αυτό έχει ακριβέστερη επιτυχία αν χρησιμοποιηθεί ειδικό «υπερεκχειλιστικό δοχείο».

Μετά το παραπάνω πείραμα απλουστεύοντας τον ορισμό της Αρχής του Αρχιμήδη λέμε ότι:

Κάθε σώμα που βυθίζεται μέσα σ΄ ένα υγρό χάνει τόσο από το βάρος του, όσο το βάρος του υγρού που εκτοπίζει.

Περιπτώσεις βύθισης

Σύμφωνα με τα παραπάνω όταν ένα σώμα βρεθεί μέσα σ΄ ένα υγρό θα παρατηρηθούν δύο κύριες δυνάμεις (συνισταμένες) κάθε φορά. Το βάρος του σώματος και η ασκούμενη σ΄ αυτό άνωση. Ανάλογα των τιμών που λαμβάνουν αυτές οι συνισταμένες κάθε φορά διακρίνονται περαιτέρω τρεις περιπτώσεις:

1η Περίπτωση: Το βάρος του σώματος να είναι μεγαλύτερο της άνωσης. Στη περίπτωση αυτή το σώμα βυθίζεται.

2η Περίπτωση: Το βάρος του σώματος να είναι ίσο προς την άνωση. Στη περίπτωση αυτή το σώμα αιωρείται μέσα στο υγρό, δηλαδή ακινητεί όπου κι αν βρεθεί μέσα στο υγρό, και

3η Περίπτωση: Το βάρος του σώματος να είναι μικρότερο της ασκούμενης σ΄ αυτό άνωσης. Στη περίπτωση αυτή το σώμα δεν βυθίζεται, οπότε και επιπλέει.

Είναι προφανές ότι και οι τρεις περιπτώσεις εξαρτώνται από το ειδικό βάρος του σώματος (στερεού ή υγρού) το οποίο μπορεί να είναι αντίστοιχα μεγαλύτερο, ίσο ή μικρότερο από το ειδικό βάρος του υγρού. Για παράδειγμα το ξύλο, ο φελλός, το λάδι επιπλέουν στο νερό, ενώ αντίθετα ο σίδηρος, το αλουμίνιο, ο υδράργυρος βυθίζονται.

Εφαρμογές

Η Αρχή του Αρχιμήδη βρίσκει πολύ μεγάλη εφαρμογή στη καθημερινή ζωή κυρίως στη Τεχνική. Οτιδήποτε που πλέει, όπως τα πλοία, όλα τα ελαφρύτερα του ύδατος σώματα, το ανθρώπινο σώμα, οι πλωτήρες, αμφίβια οχήματα κ.λπ υπακούουν στην Αρχή αυτή. Περισσότερο όμως ενδιαφέρει η Αρχή αυτή την Ναυπηγική, δηλαδή την επιστήμη που ασχολείται στη κατασκευή των πλοίων. Εκεί η Αρχή του Αρχιμήδη μελετάται, αναλύεται και εφαρμόζεται σε όλες τις λεπτομέρειές της.

Μέγιστη εφαρμογή της Αρχής του Αρχιμήδη παρατηρείται στα Υποβρύχια και στις Πλωτές Δεξαμενές που μεταβάλουν συνεχώς τις τιμές πλευστότητάς τους (κατ΄ αντιστοιχία των περιπτώσεων σε αρνητική, μηδενική και θετική).

Ιστορία

Λέγεται ότι όταν ο Αρχιμήδης (287-212 π.Χ.) ανακάλυψε την ομώνυμη Αρχή τη στιγμή που έκανε μπάνιο στο λουτήρα του τόσο πολύ ενθουσιάστηκε ώστε εξήλθε και έτρεχε γυμνός στο δρόμο φωνάζοντας «εύρηκα - εύρηκα»!

Δείτε επίσης

* Υδροστατική πίεση
* Αρχή του Πασκάλ
* Συγκοινωνούντα δοχεία

Από την Live-Pedia.gr +