Legea lui Arhimede

ArhimedeUna dintre cele mai cunoscute legi din fizică, mai precis din hidrostatică, este legea lui Arhimede, conform căreia “Orice corp scufundat într-un lichid sau gaz este împins pe verticală, de jos în sus, cu o forţă egală cu greutatea lichidului sau gazului dezlocuit de acel corp”.

Această forţă de numeşte “forţă arhimedică“. Se spune că celebra expresie “Evrika!” (Am găsit!) a fost rostită de savantul grec al antichităţii Arhimede când, aflându-se la baia publică, a observat că fără a înota, există o forţă în apă care îl împinge la suprafaţă şi că nivelul apei a crescut.

A înţeles că volumul de apă dezlocuit trebuie să fie egal cu volumul unei părţi a corpului său, cea aflată în apă. Apoi a refăcut experimentul prin scufundarea mai multor tipuri de corpuri care aveau diferite densităţi şi a formulat legea fundamentală a hidrostaticii, cunoscută drept Legea lui Arhimede.

Dacă forţa determinată de presiunea lichidului este mai mare decât greutatea corpului acesta pluteşte, iar dacă forţele sunt egale obiectul rămâne în echilibru în lichid. Punctul de aplicaţie al forţei arhimedice este centrul de masă al fluidului dezlocuit de corp. Această forţă este generată de variaţia presiunii hidrostatice în funcţie de adâncimea de scufundare.

Punctul de aplicaţie al forţei arhimedice se numeşte “centru de presiune” şi coincide cu centrul de greutate al corpului, dacă acesta este omogen şi complet scufundat în lichid. Există o serie de factori care influenţează forţa arhimedică – natura lichidului şi volumul corpului scufundat.

Principiul lui Arhimede explică de ce nave de mare tonaj se menţin la suprafaţa apei mărilor şi oceanelor ori de ce baloanele umplute cu heliu se ridică în atmosfera terestră. În cazul navelor, acestea plutesc, deşi sunt confecţionate din materiale cu densitatea mult mai mare decât a apei.

Datorită formei lor, ele dezlocuiesc un volum foarte mare de apă (mai mare decât volumul materialelor din care este confecţionată nava). Cazuri speciale de nave sunt submarinul (poate pluti la suprafaţa apei, dar se poate şi scufunda la diferite adâncimi; are între pereţii săi dubli rezervoare care se pot umple cu apă din mare, iar atunci greutatea submarinului creşte şi se scufundă; pentru a reveni la suprafaţă, apa din rezervoare este evacuată cu ajutorul aerului comprimat) şi batiscaful (un submarin mai mic, folosit pentru a coborî la adâncimi foarte mari; cabina în care se află pasagerii este o sferă de oţel cu pereţii foarte groşi, restul carcasei este plină cu un lichid cu densitatea mai mică decât apa).

În cazul baloanelor cu aer cald, principiul este asemănător – şi aerul exercită o presiune asupra corpurilor pe care le înconjoară: presiunea atmosferică. Pentru a pluti, greutatea unui corp trebuie să fie mai mică decât greutatea volumului de aer dezlocuit. Aerul din baloane este încălzit micşorându-şi densitatea şi greutatea totală. Baloanele se ridică în aer sub acţiunea forţei arhimedice care este mai mare decât greutatea lor.

Savantul antic Arhimede a trăit între anii 287-212 î.Hr. în oraşul Siracuza, în Sicilia, care la vremea respectivă era colonie grecească. Este unul dintre cei mai cunoscuţi învăţaţi ai Greciei antice, matematician, fizician, inginer, inventator şi astronom, fiind considerat un mare matematician al antichităţii. A pus bazele hidrostaticii şi a explicat principiul pârghiei.(Text: Agerpres, Foto: math.nyu.edu)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *