Куда приложена архимедова сила?

В ролике рассматривается простой приём, позволяющий находить равнодействующую сил давления, действующих на тело со стороны покоящегося газа или жидкости.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass...
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/

[@hunter-speexz]

Сила архимеда приложена к центру тяжести вытесненной жидкости, а сила тяжести приложена к другой точке (к центру тяжести самого тела). Если эти силы будут лежать на разных линиях действия, то возникнет момент силы, пытающийся повернуть тело до тех пор, пока силы не окажутся на одной линии действия.

[@sibedir]

Вот как-то так и хотел написать. Но тут даже лучше

[@RobotN001]

5:00 так вроде мы уточнили задачу через условие, что это мол просто вырезанный кусок воды. Так-то и размер стрелочек будет разный ))

[@sibedir]

@@RobotN001 имеется в виду, что для воды сила Архимеда будет в точности такой же, как для любого другого материала, т.е. зависит от геометрии. А вот вес (его величина и точка приложения) уже зависит от внутреннего строения. Поэтому важно знать, куда именно приложены силы. Тут может возникнуть и момент силы, вращающийся тело, и растяжение/сжатие тела.

[@RobotN001]

@@sibedir , условие задачи не полно ) ещё нету сил реакции тяг, что удерживают это тело в воде )

[@sibedir]

@@Евгений_Пилявскийвот эта самая "результирующая от векторной суммы" и прикладывается к центру тяжести вытесненной воды, так как результирующий момент от суммы моментов каждой из приложенных по поверхности сил равна 0.

[@Бытьдобру-п4ъ]

Случайно канал увидел стало интересно

[@Бытьдобру-п4ъ]

@@CrazyPit спасибо за инфу значит я еду в правильном направлении 🤣🤣

[@Evgeniy__Kuzmin]

@@Бытьдобру-п4ъ главное пока законы понятны не станут, не смотреть каналы про плоскую землю. Знаю одного Расула верующего в плоскость земли. Чтоб стать плоскоземом нужно несколько законов знать, но не понимать и новый плоскозем на половину готов.

[@Бытьдобру-п4ъ]

@@Evgeniy__Kuzmin Расул Гамзатов? Если не он то какой напиши добрый человек.

[@Evgeniy__Kuzmin]

@@Бытьдобру-п4ъ kzbin.info это его канал, фамилию точно не помню, по моему Джавлаев или что то подобное.

[@alexandrlyubshov898]

Как всегда отличное видео, про момент силы уже все написали, так что повторять не буду) Всем хорошего дня

[@АлександрБелоусов-щ9ф]

Вообще говоря у нас есть два центра масс - центр масс вытесненной воды и центр масс самого тела. Они могут не совпадать. Разница в этих центрах создает вращающий момент.

[@mn4_expert]

Метацентр

[@trotrombickk8075]

Отличное видео, спасибо как всегда!

[@AzTeG]

спасибо за познавательный урок.

[@AyazGilyazovKazan]

Интересно Спасибо за видео

[@Serwius1]

Результирующая сила Архимеда не действует в доль прямой проходящей через центр масс, а действует вдоль прямой проходящей через центр давления, при этом тело произвольной формы брошенное в воду начинает вращаться, так как как центр масс и центр давления это разные понятия, эти точки одного тела могут не совпадать и между линиями действия этих сил возникает плечо к одному концу которого приложен вес а к другому сила Архимеда, этот крутящий момент и вращает тело в воде до тех пор, когда плечо между силами не будет =0, то есть пока центр масс и центр давления не будут на одной прямой, вдоль которой силы будут действовать противоположно.

[@AyazGilyazovKazan]

Комментарии тоже очень интересные

[@7KeHek]

Почему сила Архимеда приложена именно к центру масс вытесненной жидкости? То что приложена по прямой, это понятно. Но если теперь наше водянистое тело повернуть, то оно должно остаться в покое. Однако если сила тяжести и Архимеда приложены к разным точкам, возникнет момент сил, пытающийся развернуть тело обратно. А с чего бы вдруг?

[@romanparpalak]

В этом рассуждении вы неявно предполагаете, что от поворота точка приложения силы Архимеда не меняется. Вообще-то это не очевидно. Точки поверхности смещаются, давление меняется с глубиной. Не хватает обоснования того, что эти факторы не повлияют на результат.

[@teum3048]

@@romanparpalak проведем те же рассуждения с воляным телом, что и в начале - получим, что точки приложения силы тяжести и силы Архимеда лежат на одной вертикальной прямой

[@genin0357]

Класс! Вот и доказательство формулы силы Архимеда и разница между центром масс корабля и центром давления воды. Так просто.

[@penfelyn]

спасибо за "кусок воды" 👍

[@ivankuznetsov5618]

Комментарий, комментарий, комментарий, комментарий.

[@Germankacyhay]

👍

[@Gety-x9k]

В гидростатике есть понятие "центра величины", - точки, куда и приложена сила Архимеда, и эта точка не всегда совпадает с точкой центра масс. И прямая между этими точками - метацентрическая высота - словно радиус-вектор будет вращаться в пространстве, если тело не будет в покое. А вот совмещать их," раща" из одной точки, имеет смысл, полагаю, для простоты объяснения, если мы рассматриваем материальную точку, или предмет, подобный ей (полагая даже, что мы рассматриваем м.т. в пространстве, и считая радиус-вектор по всем направлениям равновеликим)

[@nekrosof_kac]

Полагаю, что всплывать или тонуть тело будет в положении, как если бы его подвесили на нитке за центр тяжести.

[@БорисТополев]

Смысл прикладывания силы тяжести и силы архимеда указывает на то, что в природе есть равновесие сил. И не важно какие тела, какую они имеют форму и в какую сторону они движутся. Всегда всё стремится к равновесию.

[@lihodeyi7979]

Приветствую! Возник вопрос - можно ли создать вакуум в вакууме ? Тоесть - прикрепить присоску к космической станции.☝

[@VovanBloger]

Очень интересный вопрос! По идее вакуум всегда разный и если создать в присоске вакуум сильнее, чем вакуум снаружи, то должно работать)) А так, там используют магнитные присоски и крючки с ворсинками, как на элементах застёгивающихся у одежды.

[@lihodeyi7979]

@@VovanBloger тоже так думаю, но как оно на самом деле - хз...🤷‍♂️

[@lihodeyi7979]

@@CrazyPit 👌🤪

[@alexanderilyin7053]

Вакуум разный бывает... Если есть давление хотя бы в единицы милиметров рт.ст., то может и можно использовать какую-нибудь лёгкую присоску. Но держать она сможет, скорее всего, только саму себя.

[@sergniko]

@@rasimbot если точнее, присоску прижимает сила, а сила это давление на площадь. если будет небольшой перепад давления, то нужна большая площадь.

[@alex_freeman89]

Если приложить силу архимеда влюбой другой точке отличной от центра масс, то получим "вечное вращение" так как возникнет не нулевой момент сил

[@alexanderilyin7053]

почему вечное? Погружённое тело просто развернётся в положение, когда центр масс тела лежит на одной вертикальной прямой с центром масс вытесненной жидкости, и вращение прекратится. Что и можно наблюдать в простейших экспериментах

[@myeretz60]

Добрый день! Для тела состоящего из воды центр тяжести вытесненной жидкости совпадает с центром тяжести тела. Как можно задать вопрос?

[@БорисТополев]

Так вот интерестное размышление может прийти в голову. Если есть две системы сил. Одна система связана с другой. И если в первой стремление к равновесию приводит к дисбалансу во второй то вторая придя в движение заставит первую искать новое равновесное положение. Первая система придя в равновесие снова приведёт к дисбалансу вторую систему. И так до бесконечности. Возникает вопрос. А что создаёт равновесие в первой системе? Гравитация. Она же рулит и во второй системе. 😀

[@VovanBloger]

А потом узнаешь что гравитации не существует, а притяжение - лишь следствие искривления пространства-времени и тут мозг взрывается 🤯

[@АлександрКрылов-з8ь6ш]

@@VovanBloger Энштейн мог ошибаться. Ведь искривлением пространства можно и внутри атомные силы объяснить и электромагнитные. Почему же только гравитационные? А?

[@БорисТополев]

@@VovanBloger Ну нам хотя бы разобраться в таком виде. А из-за чего возникает гравитация это уже другая тема.

[@VovanBloger]

@@АлександрКрылов-з8ь6ш а как Вы объясните внутриатомные силы и электромагнитные искривлением пространства-время? Ведь чтобы искривить эти измерения, должна быть достаточная масса. Фотон, например не имеет массы, но является переносчиком электромагнитного взаимодействия.

[@VovanBloger]

@@АлександрКрылов-з8ь6ш Теория относительности живет и развивается уже давно без участия Эйнштейна, кстати) Конечно он в чём-то ошибался, иначе его теория была совершенной и не могла развиваться дальше.

[@Evgeniy__Kuzmin]

В чем смысл прикладывать архимедову силу к центру масс? Смысл прикладывать к центру масс(к центру тяжести) произвольного "кусочка" воды в том, что суммарное всех выталкивающих и "вталкивающих" сил будет приложено равно также как и суммарная сила тяжести действующая на этот "кусочек". Можно произвольно взять такой "кусочек воды" чтоб его центр тяжести был вне этого кусочка, но и сила архимедова будет действовать равнозначно и этот кусочек так и останется в равновесии, но и для тел с разной плотностью это правило работать будет, некоторые тела под водой(жидкостью) разворачиваются в состояние равновесия всех сил. Например неваляшка и под водой будет стремиться принять вертикальное положение, даже если у нее будет нейтральная плавучесть.

[@StanislavMartinyuk]

Для начала жидкость в космосе всегда принимает форму шара,связано это с равномерным давлением воздуха со всех сторон и поверхностным натяжением водяной плёнки,так что никакой ножки у шара не может быть.Теперь о том что такое архимедова сила по простому-вода на Земле имеет массу и постоянное давление на неё атмосферы и земного притяжения из-за чего тело погружённое в воду испытывает давление со всех сторон,оно повышается с увеличением глубины из-за того что над телом возрастает давление водяного столба или гидростатическое давление,если тело имеет вес меньший чем вода в том же объёме-оно будет выталкиваться вверх если вес будет больше оно будет погружаться до тех пор пока давление воды(а следовательно и её вес водяного столба над телом) не сравняется с весом тела которое зависнет в состоянии равновесия из-за этого эффекта тонущие корабли часто сносит под водой на значительное расстояние от места гибели,если же в корабля не осталось достаточно герметичных отсеков он тонет там где настигла его участь ведь его масса в объёме значительно превышает воду которая его заполнила.

[@alexanderilyin7053]

Т.е. архимедова сила зависит от глубины погружения?))

[@StanislavMartinyuk]

@@alexanderilyin7053 да,если подводная лодка опускается на дно на большой глубине она может и не всплыть,поэтому глубина погружения чётко регламентирована,кроме того давлением её может сплющить или начнётся течь корпуса,водолазы чем глубже погружаются тем меньше берут балластных грузов,на большой глубине из-за повышения давления у водолазов могут случаться галюцинации.Смотрел когда то фильм "Подводная Одиссея команды Кусто",водолазы показывали как водяным давлением деформирует тенисный мячик и он очень медленно начинает всплывать вверх,хотя на поверхности вода его выталкивает очень активно.

[@alexanderilyin7053]

@@StanislavMartinyuk, пузырь воздуха сможет иметь на большой глубине нулевую плавучесть? Если да, то примерно на какой?

[@StanislavMartinyuk]

@@alexanderilyin7053 не сможет пузырь воздуха иметь нулевую плавучесть,он лопнет просто,кстати на большой глубине пузыри всплывают медленнее и водолазам запрещено всплывать быстрее этих пузырей во избежание появления баротравм и кисонной болезни.

[@alexanderilyin7053]

@@StanislavMartinyuk что в воздушном пузыре может лопнуть? Большие глубины для водолазов с каких глубин начинаются?

[@MrSago85]

Дак смысл то с том, что силу Архимеда в большинстве случаев рассматривают для твердых плавающих тел. И для упрощения расчетов и прикладывают ее к центру масс, тем более ее направление (силы Архимеда) всегда противоположно силе тяжести. Так проще и удобнее вести расчеты. Исключения могут составлять лишь тела с сильно различной плотностью внутри себя, ну или на примере кораблей: с разной нагрузкой в разных местах. Тогда в случае расчета точек приложения силы Архимеда может быть несколько, что улучшит качество расчета.))) Ну как то так.

[@RobotN001]

4:11 но это только для тел, с нулевой силой поверхностного натяжения? такие вообще бывают? если есть прилипание к стенке, то и дельта окрестность в районе прилипания тоже начнёт прилипать ...

[@RobotN001]

вот если тело является виртуально вырезанным как во второй задаче видео, то да.

[@Hatali445]

На вопрос незнаю ответа. Но пологаю , что падения тела будет через плотность воды и если тело погружать под углом не большим оно за счёт давления выровнется, а если увеличить угол , то тело либо перевернётся, либо под таким углом будет погружаться, создавая волны и колебание, что приводит к смещению ц.тяжести, и если тело твёрдое, то колебание воды по поверхности тела будет менять его положение, но если тело имеет сочленения или мягкое, то волны создаваемые при погружении будут складывать и вращать эт тело,....до там много факторов давления и силы притяжения на цент тела какого либо. Незнаю. Наверное смещение от давления, волновое давление, плоскость тела , твёрдость тела на объем, Сили притяжения, ну и силу колебания тоже наверное надо учитывать. Запуталась 😁 добавлю пористость тела впитывает часть житклсти. Окончательно запуталась. 😳😁

[@rolocan_t]

К тому что вода будет испаряться?

[@romanparpalak]

Давайте поймем, в чем смысл считать, что выталкивающая сила приложена к центру тяжести вытесненной воды. Из отсутствия вращения ясно, что выталкивающая сила действует вдоль той же линии, что и сила тяжести. В соседнем комментарии правильно предложили, что надо понаблюдать за поведением "водяного тела" при отклонениях: система должна остаться в состоянии (безразличного) равновесия. Но проводить рассуждения через повороты тела непросто, так как изменится распределение давления по поверхности, и точка приложения силы может измениться. Надо доказывать, что это не так. Я предлагаю рассматривать (малые) изменения плотности, которые могут сдвигать положение центра тяжести из-за перераспределения воды, но которые не будут приводить к поворотам и к изменению силы Архимеда. Тогда ясно, что центр приложения сил Архимеда не может быть ниже центра тяжести. Иначе флуктуации плотности будут приводить к "дрожанию" центра тяжести и, в конечном итоге, самопроизвольному повороту "водяного тела", чего, конечно, не наблюдается. Осталось показать, что центр приложения сил Архимеда не может быть выше центра тяжести. Действительно, в этом случае мы могли бы, не нарушая устойчивого равновесия, поднять центр тяжести, скажем, мысленно уменьшая плотность воды в нижней части водяного тела и увеличивая в верхней. Но ясно, что поднятие центра тяжести увеличивает потенциальную энергию всей системы, и водяное тело как ее часть не может оставаться в состоянии устойчивого равновесия. Таким образом, условие равновесия требует того, чтобы выталкивающая сила была приложена именно к центру тяжести вытесненной жидкости. Кстати, я не случайно писал везде "центр тяжести", а не "центр масс". Дело в том, что эти соображения остаются верными даже в случае неоднородного гравитационного поля, когда центр тяжести не совпадает с центром масс и, более того, смещается при перемещениях и поворотах тел.

[@RobotN001]

Смысл прикладывания силы Архимеда в центре масс "куска воды" (а точнее в центре тяжести? ведь чем ближе к планете, тем больше g в mg ) в том, чтобы виртуально вырезанное тело из воды продолжало быть неподвижным, и не поворачивалось из-за момента сил.

[@RobotN001]

5:22 надо добавить условие, что вода неподвижна внутри. т.е. всё у неё уравновешено.

[@YuriyEliseev]

Если центры масс и Архимедовой силы не будут совпадать, то в разных участках водяного тела будут действовать разнонаправленные равнодействующие сил, возникнут внутренние течения, до тех пор пока форма участка воды не стабилизируется и центы масс и Архимедовой силы не совпадут.

[@АлБо-ц8ф]

2:22 С какой стати "тело с ножкой" прижимается к стенке станции если под ножкой так же есть давление? Предметы на станции не липнут к стенкам. Конечно, если у них нет ножки с присоской.

[@MrakIWolf]

Если срез ножки и стенка станции ровные и плоские, то специальной мягкой присоски не нужно. Подобный эффект можно увидеть, попробовав разлепить два чистых и ровных стекла крупных размеров, сложенных стопкой - они прижимаются друг к другу атмосферным давлением.

[@alexanderilyin7053]

@@MrakIWolf очень ровные и плоские... Не так часто человек в быту сталкивается с такими поверхностями

[@MrakIWolf]

@@alexanderilyin7053 Как я уже сказал, если протереть тряпкой два оконных стекла или зеркала, то поверхность будет как раз такой. При определённой доле удачи можно одно стекло прилепить снизу другого и оно будет держаться.

[@alexanderilyin7053]

@@MrakIWolf особенно удачно если тряпка мокрая

[@MrakIWolf]

@@alexanderilyin7053 >>> _особенно удачно если тряпка мокрая_ Да, вода в этом случае будет работать как уплотнитель. Но может сработать и с сухой. Или протереть мокрой и подождать, пока всё не высохнет, чтобы исключить влияние сил смачивания и поверхностного натяжения.

[@Serwius1]

Интересен другой вопрос, а ведь сила Архимеда должна быть и на МКС, по идее на тела на борту МКС, со стороны атмосферы МКС, должна действвать сила Архимеда и менее плотные тела должны всплывать на поверхность атмосферы МКС, а более плотные тонуть в ней, но этого не происходит, по крайней мере я такого эффекта не слышал. Думаю из за того что сила очень мала. Опыт проведённый на МКС с каплей и пузырями в ней, вроде доказывает что нет силы Архимеда на МКС, даже в капле с пузырями где разность плотностей велика. Почему на земле она есть а на МКС нет силы Архимеда? kzbin.info/www/bejne/bGXYZWBsba-jZ6s

[@Serwius1]

@@МихаилПартизанов это понятно, как оно работает на земле. На МКС действует сила тяжести, но она скомпенсирована центробежной силой, и эти силы можно сократить и сказать, что на орбите не действуют ниикакие силы на каплю и капля находится в покое. Но капли воды собираются в шар, а не принимают произвольную форму и значит на каплю в атмосфере МКС действуют силы: поверхностного натяжения, мизерная сила собственой гравитации и силы давления воздуха на поверхность капли. Так как на поверхность капли действуют силы и капля покоится, то есть силы уравновешивающие это давление оказываемое со стороны поверхностного натяжения, гравитации капли и атмосферы МКС. Это силы гидростатического давления и это давление естественно равно сумарному давлению от сил, упомянутых выше. Так что в каплю можно принять как маленькую водяную планету с атмосферой и со своей гравитацией, но она очень мала. Следовательно в капле есть слои жидкости с разным давлением и так же давит столб атмосферы. А значит есть архимедова сила но она очень мала. Или я что-то не знаю или что-то упустил?

[@Serwius1]

@@МихаилПартизанов это понятно, что нужен градиент, я думаю этот градиент в капле есть, (ведь силовая схема одинаковая разные только модули и отношение этих модулей и вязкости), но он на столько мал, что пузыри из за вязкости жидкости под действием столь малой архимедовой силы просто не могут сдвинуться с места и как в густом варенье висят на одном месте.

[@6coder]

если бы на тело произвольной формы сила полность компенсировалась то оно бы не принимало форму шара(жидкое тело). Поправьте если я не прав

[@MrakIWolf]

Поправляю. Капля принимает форму шара под воздействием сил поверхностного напряжения и немного - гравитации. Проверить легко - сдутый воздушный шарик с небольшим количеством воздуха внутри (так, чтобы оболочка не натянулась) не имеет форму шара. Но и не стремится её принять, если давление внутри такое-же, как и снаружи.

[@morra-z1s]

Спс

[@Антон007-о8о]

кусок воды утонул в такой же воде, это гениально.

[@RobotN001]

не утонул, поэтому из этого факта что-то следует относительно избыточных параметров модели.

[@Антон007-о8о]

@@RobotN001 как это не утонул? если что то окружено водой со всех сторон то оно утонуло или погрузилось под воду. вопрос как "кусок" воды мог утонуть или погрузиться?

[@Archin-dn4bp]

"Сила Архимеда" не сила...потому, что гравитация тоже не сила. Гравитация это эффект и поэтому назвать Эффект Архимеда будет правильнее. Потому что это производная от эффекта гравитации.

[@Ambler86]

а если тело лежит на дне, куда приложена архимедова сила? ;)

[@НиктоНиктоев-щ7ю]

А я думал вес воды компенсирует реакция опоры раз тело никуда не двигается?..

[@КоргиКорги-с7п]

Наверное многие с такой формулировкой не поняли сакральный смысл. Если взять воздушный шар, верхняя часть оболочки тянет его вверх, или нижняя часть оболочки толкает его вверх? А если оболочка жёсткая? А если мягкая? И что именно толкает его против действия силы тяжести... Ведь он только в среднем такой же плотности как вытесненный объём, а на самом деле одна его часть легче, а другая тяжелее вещества вытесненого объёма А рассматривать равномерно такой же плотности вещество для чего-то кроме самого факта недвигания с места не очень наглядно.

[@alexanderilyin7053]

понять сакральный смысл вопроса сложно)) Чем заполнен шар и в какой среде мы с ним находимся?

[@ИванНилов-ь1п]

Поменяйте пожалуйста микрофон, очень интересно, но уши режет

[@ninodor26]

ветер дует потому что деревья колышутся. дедуктивный подход, очень удобен, однако убивает всякую возможность нахождения противоестественных причин. мало ли там какой ни будь магнитный момент вызвал силу?

[@СеВлад-в8н]

У видел картинку и понял причину приливов и отливов - это киты и прочие Большие Рыбины мигрируют туда сюда, вот и получаются отливы и приливы. 😁 😁 😁 😁 😁

[@ЕвгенийЧёрный-ж7ь]

Где рыба?

[@RobotN001]

Рыбу заменили на кусок воды в форме рыбы ))

[@michaelpovolotskyi3295]

Уважаемый Андрей Щетников, у меня есть одно замечание. Когда Вы выводите закон Архимеда, Вы мысленно заменяете тело на воду. Но, позвольте, таким же путем можно "вывести" и то, что на камень в земле действует сила Архимеда, что, очевидно, на опыте не наблюдается. Я не говорю, что Ваш путь в корне неверен. Он верен, но там не хватает пары логических ходов, на мой взгляд.

[@michaelpovolotskyi3295]

@@schetnikov Труд Стевина я не изучал, скажу сразу. Как думал сам Архимед - это вообще неизвестно. Представьте себе, что кто-то станет доказывать теорему Пифагора, как частный случай теоремы косинусов. Формально он прав, но для построения теоремы косинусов без теоремы Пифагора нужно потрудиться. Мне кажется, здесь у Вас похожая ситуация. Чтобы избежать интегрирования, пришлось пойти путем, который выглядит просто, но его непросто обосновать. Поэтому на вопрос, можно ли считать это доказательсвом, я отвечаю отрицательно. Это, скорее, идея доказательства.

[@alexanderilyin7053]

Думаю она обязана действовать и на камень в земле... Если у грунта будет хоть сколько-нибудь значимая сыпучесть, то и наблюдать её действие можно будет. В песке ведь можно утонуть, значит можно и всплыть))

[@michaelpovolotskyi3295]

@@alexanderilyin7053 Шарик для пинг-понга, зарытый в речной песок, не всплывает. Сам проверял в детстве еще. Примерно понятно, отчего это так, но в доказательстве автров фильма этот шаг пропущен.

[@alexanderilyin7053]

@@michaelpovolotskyi3295 справедливое наблюдение... Но предполагаю, что добавив перемешивание (песок в кузове движущейся машины или в трюме сухогруза) можно будет наблюдать всплытие лёгких тел и "утопление" тяжёлых. Это, конечно, предположение

[@alexanderilyin7053]

@@michaelpovolotskyi3295 шарик не всплывает из-за огромной вязкости песка (или что там у него в качестве противоположности текучести...), а архимедова сила быть должна

[@alexander-t-1994]

смысл с том, что тело перевернется легкой частью вверх

[@Artur-AmdAveO]

К точке опоры она приложена!

[@Naumkovich]

*кусок воды существует я: звуки подключения

[@Naumkovich]

это база

[@indianajones2888]

она там... где-то снизу давит))

[@MadAkvarium]

капец....первый раз нифига не понял