Какими приборами измеряют Архимедову силу (7 видео)

Архимедова сила – это одно из основных понятий гидростатики, которое описывает взаимодействие тел с жидкостью. Известно, что любое тело, погруженное в жидкость, испытывает силу, направленную вверх, равную весу вытесненной им жидкости. Данная сила получила свое название в честь великого древнегреческого ученого Архимеда, который первым открыл и описал ее законы.

Определение и измерение Архимедовой силы являются важными задачами в различных областях науки и техники. Основная трудность состоит в том, что величина этой силы зависит от многих факторов, включая плотность жидкости, плотность тела и глубину погружения. Поэтому для ее измерения необходимы специальные приборы и методы.

Один из наиболее распространенных приборов, используемых для измерения Архимедовой силы, — это гидростатический весы. Они состоят из платформы, на которую помещается погружаемое тело, и шкалы, показывающей величину силы, действующей на платформу. С помощью гидростатических весов можно измерить вес и плотность тела, а также объем вытесненной им жидкости.

Другими приборами, используемыми для измерения Архимедовой силы, являются гидростатические балансы, поплавковые уровни и поплавочные приборы. Гидростатические балансы позволяют определить разницу в весе погруженного тела в воде и в воздухе, что позволяет вычислить вес вытесненной жидкости. Поплавковые уровни и поплавочные приборы используются для измерения глубины погружения тела и определения объема вытесненной жидкости.

Содержание

Архимедова сила
Определение и принцип действия
Приборы для измерения Архимедовой силы
Динамометр
Устройство и принцип работы
Плотномер
Принцип работы и применение
Измеритель поплавка
Устройство и способ измерения
Весмер
Принцип работы и применение
Стенд для измерения Архимедовой силы
Устройство и области применения
Другие приборы
Про тензодатчики
Современные технологии
Лазерная интерферометрия
Измерение силы с помощью лазеров
Нанотехнологии
📽️ Видео

Видео:Определение выталкивающей силы (силы Архимеда)Скачать

Архимедова сила

Измерить Архимедову силу можно с помощью различных приборов, например:

Динамометр – используется для измерения силы, и в данном случае позволяет измерить вес вытесненной жидкости или газа.
Весы со смещением – позволяют измерить разницу между реальным весом тела и его весом в воздухе, что дает возможность определить вес вытесненной жидкости или газа.

Таким образом, измерение Архимедовой силы позволяет установить, какую силу на тело, погруженное в жидкость или газ, оказывает окружающая среда.

Определение и принцип действия

Основными приборами для измерения Архимедовой силы являются:

Гидростатические весы — это устройство, основанное на принципе Архимеда. Оно позволяет определить величину поддерживающей силы, которой обладает погруженное в жидкость или газ тело. Прибор состоит из плавающего стержня, на конце которого находится подвес, к которому крепится испытуемое тело. Измерение производится путем сравнения веса испытуемого тела в воздухе и в жидкости или газе.
Гидродинамические весы — это прибор, который позволяет измерить объем и плотность погруженного в жидкость тела. Принцип действия основан на измерении силы Архимеда, возникающей в процессе погружения тела. Прибор состоит из цилиндра с узким отверстием, в который помещается испытуемое тело. Измерение производится путем сравнения веса тела в воздухе и в жидкости, образованной в цилиндре.

Принцип действия приборов основан на том, что Архимедова сила равна весу вытесненной жидкости или газа и направлена вверх. При погружении тела возникает разница между его весом в воздухе и весом в жидкости или газе. Приборы позволяют измерить эту разницу и определить величину Архимедовой силы.

Видео:Лабораторная работа «Измерение архимедовой силы»Скачать

Приборы для измерения Архимедовой силы

Прибор	Принцип работы	Применение
Гидростатические весы	Измерение разности массы тела в воздухе и погруженном состоянии в жидкости	Измерение плотности твердых тел и жидкостей
Гидростатический баланс	Сравнение плотности разных жидкостей	Определение относительной плотности жидкости или твердого тела
Поплавковый прибор	Измерение веса погруженного в жидкость тела по изменению уровня жидкости	Измерение плотности жидкостей
Плотномер	Определение плотности жидкостей методом погружения тела в жидкость	Контроль плотности жидкостей в промышленности

Каждый из этих приборов имеет свои особенности и применяется в различных областях науки и техники. Использование приборов для измерения Архимедовой силы позволяет получить точные данные о плотности тел и жидкостей, что является необходимым для многих задач и исследований.

Видео:Лабораторная работа №8 Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость телоСкачать

Динамометр

Основным элементом динамометра является пружина, которая растягивается или сжимается при действии силы. Чем больше сила, тем больше изменение длины пружины. С помощью шкалы или указателя на корпусе динамометра можно измерить величину этого изменения длины и тем самым определить силу.

Архимедову силу можно измерить с помощью динамометра, если учесть, что она является силой, равной весу вытесненной жидкости или газа. Для измерения Архимедовой силы с помощью динамометра необходимо закрепить его на объекте, погруженном в жидкость или газ. При этом изменение длины пружины динамометра будет связано с весом вытесненной жидкости или газа, а следовательно, с Архимедовой силой, действующей на объект.

Устройство и принцип работы

Для измерения Архимедовой силы существует несколько приборов, каждый из которых имеет свое особое устройство и принцип работы:

Плавучие весы: Этот прибор представляет собой платформу с весами, которая может свободно плавать в жидкости. При помещении тела в воду, Архимедова сила, действующая на погруженное тело, будет противодействовать силе тяжести. Плавучие весы измерят разность между этими силами и позволят определить величину Архимедовой силы.
Гидростатический вес: Этот прибор использует принцип Архимеда для измерения плотности жидкости. Он представляет собой цилиндрический сосуд с подвешенным к нему шариком. При помещении сосуда в жидкость, Архимедова сила, действующая на шарик, будет противодействовать его весу. Путем измерения этой разности сил можно определить плотность жидкости.
Ареометр: Этот прибор используется для измерения плотности жидкости. Он представляет собой плавающую в жидкости пробирку с грузиком внизу и шкалой на верхней части. Архимедова сила, действующая на пробирку, будет меняться в зависимости от плотности жидкости. Измеряя глубину погружения пробирки и использование шкалы, можно определить плотность жидкости.

Каждый из этих приборов имеет свои преимущества и применяется в различных областях, где требуется измерение Архимедовой силы или плотности жидкости.

Видео:Архимедова сила | Физика 7 класс #37 | ИнфоурокСкачать

Плотномер

Принцип работы плотномера основан на архимедовой силе – силе, действующей на тело, погруженное в жидкость или газ. По закону Архимеда, величина этой силы равна весу вытесненной телом жидкости или газа и зависит от плотности среды.

Плотномеры могут быть различных типов, но общий принцип их работы заключается в измерении силы или давления, вызванного взаимодействием среды с погруженным в нее телом.

Тип плотномера	Принцип работы	Применение
Плавучий плотномер	Измерение силы подъема погруженного тела	Измерение плотности жидкостей
Торсионный плотномер	Измерение угла поворота под действием силы подъема	Измерение плотности газов
Давлеорасчитывающий плотномер	Измерение давления жидкости или газа на погруженное тело	Измерение плотности жидкостей и газов при высоких давлениях

Плотномеры находят широкое применение в различных областях, таких как химическая промышленность, нефтяная и газовая промышленность, пищевая промышленность и другие. С их помощью можно определить плотность вещества с высокой точностью, что позволяет контролировать процессы производства, качество продукции и обеспечивать безопасность работы с веществами.

Принцип работы и применение

Принцип работы архимедовых весов основан на том, что плавучесть тела в жидкости определяется величиной выталкивающей силы (архимедовой силы). Прибор состоит из плавающей платформы, к которой прикреплен груз, и шкалы для измерения величины силы. Когда тело погружается в жидкость, оно выталкивает определенное количество жидкости, вызывая возникновение архимедовой силы, равной весу вытесненной жидкости. Эта сила сопротивляется грузу, который стремится погрузиться полностью. Измеряя силу, действующую на платформу, можно определить плотность тела.

Архимедовы весы широко применяются в научных исследованиях, в промышленности, в лабораторных условиях, а также в образовательных целях. Они позволяют определить плотность различных веществ, измерить объем и плотность тела, проводить эксперименты и исследования в области физики.

Видео:Урок 63 (осн). Закон АрхимедаСкачать

Измеритель поплавка

Принцип работы измерителя поплавка основывается на законе Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует вертикальная сила, равная весу вытесненной жидкости. Измеритель поплавка используется для измерения этой силы.

Внешний вид измерителя поплавка может различаться в зависимости от производителя, но обычно он имеет корпус, в котором находится поплавок, связанный с штангой или другим устройством для измерения его положения. Отклонение поплавка от исходного положения указывает на силу Архимеда.

Измеритель поплавка широко применяется в различных отраслях, где требуется измерение Архимедовой силы. Этот прибор может использоваться, например, в гидрологии для измерения плотности воды, а также в технических и научных исследованиях.

Измеритель поплавка обладает рядом преимуществ, среди которых простота и удобство в использовании, точность измерений и возможность автоматической записи данных. Кроме того, данный прибор является относительно недорогим и может быть доступен для широкого круга пользователей.

Устройство и способ измерения

Для измерения Архимедовой силы существует несколько устройств, использующих различные принципы работы.

Одним из наиболее распространенных устройств является Архимедова весы. Это специальное устройство, которое состоит из плавающей системы и уровня жидкости. При погружении в воду или другую жидкость предмета, на него действует Архимедова сила, которая приводит к смещению плавающей системы. Уровень жидкости в устройстве показывает величину силы, с которой действует жидкость на предмет.

Другим устройством, используемым для измерения Архимедовой силы, является Архимедов столб. Это стеклянная или прозрачная пластиковая трубка, закрытая снизу и заполненная жидкостью. Предмет, на который пытаются измерить силу, помещают внутрь трубки. При этом жидкость начинает смещаться вверх, так как на предмет действует Архимедова сила.

Существуют также другие устройства и методы измерения Архимедовой силы, основанные на использовании различных принципов, но принцип работы большинства из них основан на законе Архимеда.

Видео:Закон Архимеда. Сила Архимеда. Принцип Архимеда. Простыми словамиСкачать

Весмер

Перед использованием весмера необходимо определить его нулевое положение – это положение, когда весмер не испытывает силы Архимеда и находится в равновесии. Для этого весмер помещается в жидкость таким образом, чтобы оно полностью погрузилось. Затем с помощью рычагов и грузов на них устанавливается его равновесие.

При помещении тела в жидкость весмера происходит смещение его равновесного положения. Сила Архимеда, действующая на тело, приводит к появлению неравновесной силы, которая уравновешивается с помощью рычагов и грузов на них. Измеряя силу, необходимую для восстановления равновесия, можно определить величину Архимедовой силы.

Преимущества весмера:	Недостатки весмера:
— Простота и удобство использования	— Ограниченная точность измерений
— Возможность измерять Архимедову силу для различных тел	— Необходимость определения нулевого положения
— Широкое применение в научных исследованиях и образовании	— Влияние трения и других внешних факторов на точность измерений

Принцип работы и применение

Архимедова сила измеряется с помощью специальных приборов, называемых архимедометрами. Эти приборы основаны на принципе работы, открытом Архимедом.

Принцип работы архимедового прибора основан на законе Архимеда, который гласит, что тело, погруженное в жидкость или газ, испытывает силу подъема, равную весу вытесненной им жидкости или газа. Архимедовы силы могут быть измерены с помощью архимедометра.

Архимедометр состоит из плавающего шарика с весами и шкалой, которая позволяет измерять силу подъема. При наведении на архимедометр силы подъема перекрывается шариком на шкале, и туго натянутая нить опускает шарик на максимальную глубину.

Архимедовые силы часто применяются в физических и химических исследованиях. Они широко используются в измерениях плотности и анализе жидкостей и газов. Архимедовы силы также важны в инженерных расчетах, например, при проектировании кораблей и зданий, чтобы определить, будет ли объект плавать или нет.

Видео:Закон Архимеда ● 1Скачать

Стенд для измерения Архимедовой силы

Стенд для измерения Архимедовой силы состоит из следующих основных элементов:

Тело, подлежащее исследованию. Это может быть как твёрдое тело, так и жидкость, газ или даже пузырь.
Устройство для погружения тела в жидкость. Обычно используется специальная подвижная платформа или крюк для удобства погружения и извлечения тела из жидкости.
Измерительное устройство. Для определения силы Архимеда используется различное оборудование в зависимости от объекта исследования. Например, для измерения силы, действующей на твёрдое тело, можно использовать весы или динамометр, а для измерения плавучести жидкости – гидростатический датчик или плотномер.

Принцип работы стенда для измерения Архимедовой силы заключается в подсчёте разницы массы тела в воздухе и в жидкости, а также в учёте плотности жидкости и погружаемого в неё тела.

Использование стенда для измерения Архимедовой силы позволяет получить точные данные о силе Архимеда, которая играет важную роль в различных областях, таких как физика, математика, инженерия и другие.

Устройство и области применения

Устройство для измерения Архимедовой силы называется ареометром. Оно представляет собой цилиндрическую пробку с плотной глазурью, которая измеряет плавучесть с помощью изменения своей высоты в жидкости.

Ареометр состоит из герметичного корпуса, заполненного воздухом или гелием, и стеклянного цилиндра, закрытого герметичной крышкой. В нижней части цилиндра находится специальная пустота, а на верхней части расположено круглое отверстие для возможности погружения устройства в разные жидкости.

Ареометр используется для определения плотности и концентрации различных жидкостей, таких как вода, нефтепродукты, спирты и другие химические растворы. Он находит применение в различных отраслях промышленности, включая нефтяную, химическую, пищевую и фармацевтическую.

В медицине ареометры используются для контроля плотности крови и мочи, а также для определения концентрации сахара в крови при диагностике диабета.

Также ареометры широко применяются в научных исследованиях и образовательных целях для измерения различных параметров жидкостей и определения их свойств.

Видео:Сила Архимеда. 7 класс.Скачать

Другие приборы

Еще одним прибором, используемым для измерения Архимедовой силы, является поплавковый датчик. Этот прибор состоит из погруженного в жидкость поплавка и специального датчика, регистрирующего изменение глубины погружения поплавка под действием силы Архимеда. По изменению глубины погружения поплавка можно определить величину этой силы.

Про тензодатчики

Тензодатчики основаны на принципе работы сопротивления материала. Они состоят из специального материала, который меняет свои электрические свойства под воздействием механической нагрузки. Когда на тензодатчик действует сила, его материал деформируется, что приводит к изменению его электрического сопротивления.

Изменение электрического сопротивления тензодатчика может быть измерено и использовано для определения Архимедовой силы. Если тензодатчик находится в жидкости, то Архимедова сила, действующая на него, будет пропорциональна разнице силы тяжести тензодатчика и его плавучести. Таким образом, измеряя изменение сопротивления тензодатчика, можно определить величину Архимедовой силы.

Тензодатчики широко используются в различных отраслях, включая науку, инженерию и промышленность. Они позволяют точно измерять силу в разных условиях и с разной степенью точности. Тензодатчики обладают высокой чувствительностью и могут измерять очень малые силы.

Преимущества использования тензодатчиков для измерения Архимедовой силы:

Высокая точность измерений;
Широкий диапазон измеряемых сил;
Возможность работать в разных условиях (например, под водой);
Относительно небольшие размеры и вес;
Долговечность и надежность.

Таким образом, тензодатчики представляют собой важный инструмент для измерения Архимедовой силы и находят широкое применение в научных и промышленных исследованиях, а также в производстве различных технических устройств.

Видео:Закон Архимеда ● 2Скачать

Современные технологии

Современные технологии позволяют измерять Архимедову силу с высокой точностью и эффективностью. Ниже приведены некоторые из приборов, которые используются для измерения этой силы:

Гидростатические весы – это специальные весы, которые позволяют измерять Архимедову силу путем сравнения веса тела в воздухе и в жидкости.
Капиллярные электрофоретические приборы – это устройства, которые используются для определения Архимедовой силы на основе движения жидкости в микроканалах.
Динамометр – это измерительный прибор, который применяется для измерения силы, и в том числе для измерения Архимедовой силы. Динамометры могут быть аналоговыми или цифровыми.
Ультразвуковой датчик – это прибор, который использует ультразвуковые волны для измерения объема жидкости и, следовательно, для определения Архимедовой силы.
Лазерный сканер – это прибор, который использует лазерный луч для сканирования объекта и измерения его объема. Эта технология может быть использована для измерения Архимедовой силы путем определения плавучести объекта.

Эти современные технологии существенно улучшают точность и удобство измерения Архимедовой силы, что особенно важно в научных и промышленных исследованиях, а также в различных технических приложениях.

Видео:К уроку "Архимедова Сила"Скачать

Лазерная интерферометрия

Принцип работы лазерной интерферометрии основан на использовании интерференции световых волн. Для измерения Архимедовой силы в лазерной интерферометрии используются специальные приборы, называемые лазерными интерферометрами.

Лазерный интерферометр состоит из лазерного источника, коллиматора, зеркала, детектора и системы обработки данных. Лазерный источник излучает узкий параллельный пучок света, который проходит через коллиматор и попадает на зеркало, расположенное в жидкости, сила которой измеряется. Часть света отображается от зеркала обратно через коллиматор на детектор, который регистрирует изменения в интенсивности света, вызванные интерференцией пучков света.

Анализ изменений в интерференционной картине, полученной на детекторе, позволяет определить силу Архимеда, действующую на зеркало. Благодаря высокой точности и чувствительности лазерной интерферометрии, этот метод часто используется для измерения малых сил, включая Архимедову силу.

Лазерная интерферометрия является универсальным и мощным инструментом, который применяется во многих областях науки и техники для измерения физических величин с высокой точностью и чувствительностью. Этот метод составляет основу для различных приборов, используемых в научных исследованиях, промышленности и медицине.

Измерение силы с помощью лазеров

Для измерения Архимедовой силы с помощью лазеров используется специальное устройство, называемое лазерным эффектом диффузных лучей.

Принцип работы этого устройства заключается в следующем: на поверхность объекта, на котором действует Архимедова сила, направляется лазерный луч. Когда лазерный луч проходит через среду, в которой находится объект, происходит рассеяние частицами этой среды. Частицы рассеивают свет во всех направлениях, в том числе и обратно в направление лазерного луча.

Детектор, расположенный вблизи лазерного источника, регистрирует отраженный от объекта лазерный луч. Анализируя изменение интенсивности отраженного лазерного луча, можно определить силу Архимеда, действующую на объект.

Измерение силы с помощью лазеров позволяет достичь очень высокой точности, так как изменение интенсивности отраженного лазерного луча связано с незначительными изменениями величины силы Архимеда. Этот метод широко используется в научных исследованиях и промышленности для измерения силы Архимеда, действующей на различные объекты.

Видео:Определение выталкивающей(Архимедовой) силыСкачать

Нанотехнологии

Одним из ключевых применений нанотехнологий являются измерения сил между наночастицами. Для этого используются различные приборы, которые позволяют определить Архимедову силу, действующую на объекты в жидкости.

Нанотехнологии позволяют создавать микроскопы с нанометровым разрешением, которые позволяют наблюдать и исследовать объекты на молекулярном уровне. С помощью нанотехнологий также создаются наночастицы, которые могут быть использованы в медицине для доставки лекарственных препаратов прямо к больным клеткам.

Это всего лишь некоторые примеры применения нанотехнологий. Они имеют потенциал изменить мир и сделать нашу жизнь лучше. Однако, с развитием нанотехнологий необходимо учесть и возможные негативные последствия, такие как потенциально опасные воздействия на здоровье и окружающую среду.