Что такое калькулятор силы Архимеда?
Этот калькулятор вычисляет выталкивающую (архимедову) силу, которая действует на тело, погружённое в жидкость или газ. Согласно закону Архимеда, эта сила равна весу жидкости, вытесненной телом, и всегда направлена вверх — против силы тяжести. Формула универсальна для любой среды (вода, масло, воздух) и работает в согласованных единицах СИ.
Как пользоваться калькулятором
Введите три значения: плотность жидкости (\(\rho\)) в килограммах на кубический метр, ускорение свободного падения (\(g\), обычно 9,81 м/с²) и вытесненный объём (\(V\)) в кубических метрах — это объём среды, вытесненной телом. В результате вы получите выталкивающую силу в ньютонах, а также эквивалентную массу, которую она способна удержать.
Разбор формулы
Основное уравнение выглядит так: $$F_a = \rho \times g \times V$$ Произведение \(\rho \cdot V\) — это масса вытесненной жидкости, а умножение на \(g\) превращает её в вес (силу). Типичные значения плотности: пресная вода ≈ 1000 кг/м³, морская вода ≈ 1025 кг/м³, воздух ≈ 1,225 кг/м³.
Пример расчёта
Предположим, тело вытесняет 0,5 м³ пресной воды (\(\rho\) = 1000 кг/м³) при \(g\) = 9,81 м/с². Тогда выталкивающая сила равна $$F_a = 1000 \times 9{,}81 \times 0{,}5 = 4905 \ \text{Н}$$ Разделив результат на \(g\), получим эквивалентную удерживаемую массу — 500 кг.
Частые вопросы
Влияет ли собственная плотность тела? На саму выталкивающую силу — нет, важен только вытесненный объём. А вот плотность тела определяет, всплывёт оно или утонет: для этого нужно сравнить вес тела с силой \(F_a\).
Какой объём брать, если тело плавает? Только погружённую часть, ведь жидкость вытесняет лишь та часть тела, что находится под поверхностью.
Почему берут 9,81 м/с²? Это стандартное ускорение свободного падения на Земле. Для других планет или точных расчётов используйте местное значение.
Константы и значения гравитации
Ускорение свободного падения \(g\), используемое в \(F_b = \rho \cdot g \cdot V\), определяет, с какой силой вытесненная жидкость притягивается, и, следовательно, величину направленной вверх силы. На Земле стандартное значение установлено по определению; на других телах оно существенно отличается.
| Расположение | Гравитация \(g\) (м/с²) | Случай применения |
|---|---|---|
| Земля (стандарт, определено) | 9.80665 | Точное, эталонное значение |
| Земля (обычное округленное) | 9.81 | Повседневная инженерия |
| Луна | 1.62 | Лунные / сценарии низкой гравитации |
| Марс | 3.71 | Исследование планет |
| Юпитер (облачная верхняя граница) | 24.79 | Атмосферы газовых гигантов |
Подъёмная сила масштабируется линейно с \(g\): один и тот же объект в одной и той же жидкости ощущал бы только примерно \(1.62 / 9.81 \approx 16.5\%\) своей земной плавучести на Луне, потому что вытесненная жидкость весит настолько же меньше.
