Как показать на опыте что вес жидкости вытесненной плавающим телом равен весу тела в воздухе ?

Чтобы показать на опыте, что вес жидкости, вытесненной плавающим телом, равен весу тела в воздухе, можно воспользоваться простым экспериментом, основанным на принципе Архимеда. Вот пошаговое описание:

Материалы:

1. Прозрачный сосуд с водой (например, стеклянный цилиндр).
2. Плотное тело (например, деревянный брусок или пластиковая игрушка), которое будет плавать в воде.
3. Мензурка для измерения объема вытесненной жидкости.
4. Весы для измерения массы тела и массы жидкости.
5. Тонкая нить или сетка (для облегчения извлечения тела).

Шаги эксперимента:

1. Измерение массы тела в воздухе:

   • Взвесьте тело на весах в воздухе и запишите его массу $m$ (в граммах или килограммах).
   • Переведите массу в вес $P = m \cdot g$, где $g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2$.

2. Измерение объема вытесненной жидкости:

   • Налейте в сосуд воду, отметьте начальный уровень жидкости.
   • Погрузите плавающее тело в воду, зафиксируйте новый уровень жидкости.
   • Извлеките тело и с помощью мензурки измерьте объем вытесненной жидкости $V$.

3. Определение массы вытесненной жидкости:

   • Залейте вытесненную жидкость в мензурку или взвесьте её. Масса вытесненной жидкости $m_{ж}$ равна $V \cdot \rho$, где $\rho$ — плотность жидкости (для воды $\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3$).
   • Рассчитайте вес вытесненной жидкости $P_{ж} = m_{ж} \cdot g$.

4. Сравнение весов:

   • Убедитесь, что вес тела $P$ в воздухе равен весу вытесненной жидкости $P_{ж}$.
   • Если расчёты выполнены верно, величины совпадут, подтверждая закон Архимеда.

Наблюдения и объяснение:

• Когда тело плавает в жидкости, оно вытесняет объем жидкости, эквивалентный своей массе.
• Вес вытесненной жидкости создаёт выталкивающую силу, которая уравновешивает вес тела, поэтому оно плавает.
• Этот эксперимент показывает, что вес вытесненной жидкости равен весу тела, что иллюстрирует принцип Архимеда.

Дополнительная проверка:

Если плавающее тело заменить на погружённое полностью (например, металлический куб), вы увидите, что его вес в жидкости будет меньше, чем в воздухе, ровно на величину силы Архимеда. Это также можно проверить, взвесив сосуд с водой до и после погружения.

Такие опыты просты в исполнении и наглядно демонстрируют законы гидростатики.