Sila potiska i Arhimedov zakon

 

Hidrostatički pritisak je pritisak koji vrši voda na zidove suda u kojem se nalazi i na sva tela potopljena u njoj. Deluje na sve strane, zavisi od vrste tečnosti i od dubine, a na istoj dubini jednak je u svim pravcima.

Na telo potopljeno u tečnosti deluje hidrostatički pritisak, tj. na sve njegove površine zbog tog pritiska deluju sile.

 

sila potiska i a. zakon slika1

 

Na bočnim stranama sile su uravnotežene. Na gornju površinu deluje sila F1, koja potiče od hidrostatičkog pritiska na dubini h1. Na donju površinu deluje sila F2, koja potiče od hidrostatičkog pritiska na dubini h2.

h2 > h1 p2 > p1 F2 > F1

Sile F1 i F2 imaju isti pravac a suprotne smerove, pa je rezultanta jednaka njihovoj razlici:

Fp = F2F1

Sila kojom tečnost deluje na telo koje se u njoj nalazi naziva se sila potiska (Fp), a njeno dejstvo potisak. Sila potiska je jednaka razlici vertikalnih sila, od kojih veća sila deluje sa donje strane, a manja sa gornje strane tela zaronjenog u tečnosti. Sila potiska deluje na svako telo koje je delimično ili potpuno potopljeno u tečnosti. Ona deluje u pravcu vertikale i usmerena je naviše.

 

Arhimedov zakon

Arhimed (287–212. pre n. e.) najveći je matematičar i fizičar starog veka, mudrac, pronalazač. Prvi je utvrdio formulu za izračunavanje zapremine i površine kugle i nekih drugih tela. Otkrio je silu potiska i utvrdio njene osobine. Objasnio je princip poluge i konstruisao razne mehanizme koji rade na tom principu i koji su našli široku primenu u praksi.

Arhimedov zakon glasi: na svako telo potopljeno u tečnosti deluje sila potiska koja je jednaka težini tečnosti koja je istisnuta tim telom. Težina tečnosti koja je istisnuta telom jednaka je:

Q = m · g [N]

Pošto je:

m = ρ · V

onda je:

Q = ρ · V · g = Fp

Fp = ρ · V · g [N]

gde je:
ρ [kg∕m3] – gustina tečnosti
V [m3] – zapremina tela (potopljeni deo tela)
g [m∕s2] – ubrzanje Zemljine teže

Sila potiska, takođe, deluje i na sva tela koja se nalaze u vazduhu ili nekom drugom gasu, ali je njena jačina, zbog male gustine gasova, znatno manja nego u tečnostima. Zato se sila potiska u gasovima često zanemaruje. Međutim, mora da se uzme u obzir kada se radi o telima velikih zapremina (vazdušni baloni – njih sila potiska održava u vazduhu).

 

Provera Arhimedovog zakona

Kada se telo potopi u tečnosti, iako masa ostaje ista, težina tela se smanjuje. Zbog sile potiska, telo potopljeno u tečnosti manje zateže oprugu o koju je obešeno, pa može da se kaže da telo potopljeno u tečnosti ima manju težinu nego u vazduhu. Ako se telo okači o vagu, ona meri njegovu masu (npr. u ovom slučaju 5 kg). Ako se telo, okačeno o vagu, uroni u posudu sa vodom koja ima otvor kroz koji voda može da izlazi u drugu posudu, može se primetiti da vaga više ne pokazuje masu kao u prvom slučaju, nego manju (u ovom slučaju 3 kg), a takođe se može primetiti da je izvesna količina vode iscurila kroz otvor posude. Ako se izmeri masa vode koja je iscurila, videće se da je ona jednaka razlici u masi tela pre potapanja i nakon potapanja u vodu (u ovom slučaju 2 kg). Iz posmatranja te pojave sledi Arhimedov zakon: sila potiska je jednaka težini telom istisnute tečnosti.

 

sila potiska i a. zakon slika2