Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - страница 57
Следовательно, сила Архимеда, направленная вверх, равна весу, который имел бы предмет, погруженный в воду, если бы он был таким же тяжелым, как вода (не в прямом смысле «таким же тяжелым»: той же массы при определенном объеме, то есть той же плотности). Легко обобщить вышесказанное для тела, частично погруженного в жидкость, следующим образом:
«Сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом».
Сила Архимеда действует также и в воздухе, но не столь явно, потому что давление по мере увеличения высоты меняется медленнее. Именно она позволяет летать предметам, которые «легче воздуха», – воздушные шары, аэростаты.
Наконец, нужно помнить, что летательные аппараты могут летать, потому что давление воздуха под воздушным шаром выше, чем над ним, из-за гравитации. Само это давление образуется из-за столкновений молекул воздуха со стенками воздушного шара, а столкновения происходят из-за электростатического отталкивания между зарядами, составляющими атомы этих молекул.
Мы вернулись к тому, с чего начали! Даже если связь между двумя фундаментальными силами Вселенной обнаружить становится все сложнее…
СЛЕДУЕТ ЗАПОМНИТЬ
• Реакция опоры делится на две части: нормальная составляющая, которая не позволяет предмету пройти сквозь опору, и тангенциальная составляющая, возникающая из-за шероховатости опоры, которая препятствует движению.
• Трение твердых тел пропорционально силе, действующей перпендикулярно опоре. Оно не зависит от скорости.
• Сила упругости пружины прямо пропорциональна изменению длины пружины по отношению к ее длине без нагрузки.
• Трение в текучей среде увеличивается по мере увеличения скорости движения в ней.
• Сила давления воздуха возникает от столкновения его молекул с любым предметом, который в нем присутствует. Из-за гравитации давление уменьшается по мере увеличения высоты и увеличивается под водой по мере погружения.
• Сила Архимеда, действующая на предмет, равна весу жидкости, вымещенной этим предметом, и направлена вверх. Она возникает из-за изменений давления на высоте и в глубине. Она объясняет, почему тело с плотностью большей, чем плотность жидкости, тонет, а с меньшей плотностью поднимается на поверхность.
5. Силы инерции
Когда мы находимся внутри машины, которая поворачивает направо или тормозит, наше тело, соответственно, наклоняется влево или вперед. Эти силы, воздействие которых мы ощущаем, не связаны с материальной окружающей средой. Их называют силами инерции, которые включают в себя «переносную силу» и «силу Кориолиса». Мы увидим, что их существование весьма относительно: оно зависит от инерциальной системы отсчета так же, как движение Солнца вокруг Земли, которое по сути лишь видимость. Эти силы также оказывают огромное влияние на жизнь на Земле: в частности, они влияют на ветра и морские течения, которые, в свою очередь, оказывают значительное влияние на климат.