68
Демек, жоғарыға көтеретiн күш дене ыгыстырып шығарған сұйықтық-
тың ауырлығына тең екен.
Бұл заңдылықты бiрiншi болып тәжiрибе негiзiнде ежелгi грек
ғалымы, физик және математик Архимед (эрамыздан бұрынғы 287–212 ж.)
анықтаған. Сондықтан жоғарыға итеретiн күштi Архимед күшi деймiз.
Заңның сипаттамасы мынадай:
Сұйықтыққа немесе газға толық батырылған дене өзiнiң
көлемiне тең сұйықтықты немесе газды ыгыстырып шығарады. Де-
неге төменнен жоғарыға қарай бағытталған жəне ығыстырып
шығарылған сұйықтықтың немесе газдың салмағына тең күш əсер
етедi. Осыған орай Архимед күшi төмендегiге тең болады:
F
A
ρ
c
· V
дене
· g
ρ
s
– – сұйықтықтың немесе газдың тығыздығы, V
дене
– дененiң көлемi,
g = 9,81
N
кг
.
Архимед күшiнiң пайда болуын гидростатикалық қысым арқылы
түсiндiруге болады.
Түсiнiктi болу үшiн сұйықтыққа батырылған дененi куб пiшiндi
деп алайық (41-сурет). Дененiң төменгi және жоғарғы бөлiктерi әр түр-
лi тереңдiкте болғандықтан, оларға әсер ететiн гидростатикалық қысым-
дар да әр түрлi болады. Сызбадан көргенiмiздей h
2
> h
1
. Сондықтан
қысымдардың айырмашылығы жоғары бағытталған р = р
2
– р
1
= r
с
g(h
2
– h
1
).
Дененiң ауданы S-тi ескерсек, F
A
= р · S = ρ
с
V
д
· g шығады.
Сөйтiп денелердiң жүзу шарттарын табуға болады.
1. Егер Архимед күшi дене ауырлығынан үлкен болса, дененiң
сұйықтыққа бiр бөлiгi батып, жүзiп жүредi.
2. Егер Архимед күшi дене ауырлығына тең болса, онда дене
сұйықтықтың кез келген жерiнде қалқып жүредi.
3. Егер Архимед күшi дене ауырлығынан кiшi болса, онда дене
сұйықтыққа батады.
42-сурет.
41-сурет.
h
1
p
1
h
2
p
2
69
Архимед күшi газдарда, яғни ауада да болады. Мұнда Архимед күшi
формуласындағы
с
орнына
ауа
қойылады. Ауа шарлары, аэростат, ди-
рижабль деп аталатын ұшатын денелер Архимед күшiнiң әсерiмен көкке
көтерiледi (42-сурет). Бұл шарлардың iшi ауадан жеңiл газдар – сутегiмен
немесе гелиймен толтырылады. Қалыпты қысымда 1 м
3
сутегiнiң
ауырлығы 0,9 N, гелийдiкi 1,8 N, ал ауаның ауырлығы 13 N болып келедi.
Демек, 1,3 м
3
гелий толтырылған ауа шарына 13 N көтерушi күш әсер етсе,
шардың көтерушi күшi 13 N
–
1,8 N
11,2 N болады. Қазiргi ауа шарларының
төменгi жағы ашық, оның iшiндегi ауа арнайы жанармаймен қыздырылып
тұрады. Теңiздер мен мұхиттардағы үлкен кемелер де Архимед кү шiмен
жүзедi.
Кемелердiң корпусы болат тақтай лардан, қайықтардiкi ағаштан жасала-
ды. Олардың арасы су өткiзбейтiн материалдармен бiрiктiрiледi. Кеменiң
суға бату тереңдiгiн бату д
əрежесi деймiз. Кеменiң рұқсат етiлген ең үлкен
бату дәрежесi кеменiң корпусына қызыл сызықпен белгiленедi. Оны ватер
сызығы (голландша – «vater» – су) дейдi. Кеме ватер сызығына дейiн суға
батқанда ығысып шыққан судың ауырлығын кеменiң су сыйымдылығы
дейдi.
1. Кемелер қандай суда көп жүк көтере алады: өзен суында ма немесе
теңiз суында ма?
2. Денелердiң жүзу шарттарын айтып бер.
3. Қандай суда адам шөкпейдi?
4. Ауа шарларының көтерiлетiн биiктiгi шектеулi ме?
5. Жұмыртқа таза суда шөгiп кетедi де, тұзды суда жүзiп жүредi.
Себебiн түсiндiр және тәжiрибе жасап, тексерiп көр.
6
*
. Теңiз суына толық батып тұрған адамның мұрны судан шығып
тұрады. Сонда адамның тығыздығы қандай?
• Архимед жайлы аңыз. Сиракуз патшасы Гиерон алтыннан өзiне
тәж жасатады. Шебер жасаған тәждiң таза алтыннан жасалғанын
тексеру Архимедке жүктеледi. Патша тәждi сындырмай оның
құрамында қоспаның бар немесе жоқ екенiн анықтауды тапсырады. Ол
үшiн тәждiң тығыздығы мен таза алтынның тығыздығын салыс тыру
жеткiлiктi едi. Массаны таразымен өлшейдi. Бiрақ тәждiң көлемiн қалай
анықтауға болады? Ойлай-ойлай шаршаған Архимед моншаға барып, су
толы әуiзге түседi. Судың тасып кеткенiн көрген ол: «Эврика!», яғни
«Таптым!» деп қуанып, зертханасына жүгiрген. Архимедтiң тәсiлi
16-тақырыптағы 19-суретте көрсетiлген.
70
28-ТАҚЫРЫП
ЖҰМЫС ЖӘНЕ ЭНЕРГИЯ ТУРАЛЫ ҰҒЫМ
Таңертең сен мектепке барасың, ата-анаң «жұмысқа» барады. Мектеп-
тен қайтып келгеннен кейiн ата-анаңа үй жұмыстарына көмектесесiң. Со-
нымен «жұмыс» дегенде ненi түсiнемiз? Күнделiктi тiршiлiкте «жұмыс
iстеу» дегенде, бiз «еңбектенудi» түсiнемiз. Физикадағы «жұмыс» ұғымы
«еңбекпен» сәйкес келе бермейдi. Механикалық жұмыс деп қандай да
бiр дененi күштiң əсерiмен белгiлi бiр қашықтыққа жылжытуды
айтады (43-сурет). Механикалық жұмысты А әрпiмен белгiлеймiз. Сон-
да жұмыс ты есептеу формуласы:
Жұмыс = күш × жол. A F · s
А – жұмыс, F – күш, s – жол болады.
Жұмыстың бiрлiгi A = 1N · 1 м = 1 Джоуль. Қысқаша 1 Дж. Бұл
бiр лiк ағылшын ғалымы Дж. Джоульдiң (1818–1889) құрметiне
қойылған.
Егер денеге әсер еткен күш бағыты, орын өзгертумен өзара вертикаль
болса, бұндай күш жұмыс орындамайды. Мәселен, машинаға артылған
жүк өзiнiң салмағымен оны басады. Ал машина жүктi белгiлi қашықтыққа
алып барады. Жүктiң ауырлық күшi орынға вертикаль болғандықтан, ол
жұмыс орындамайды. Бұнда машина двигателiнiң тарту күшi орын ауыс-
тырумен сәйкес келiп, жұмыс орындайды (44-сурет).
43-сурет.
44-сурет.
Механикалық жұмыстың формуласына сәйкес денеге күш әсер етсе
де, орын ауыстыру болмаса, жұмыс орындалмайды. Кiтап салынған
портфелiңдi көтерiп, бiраз уақыт бойы досыңды күтiп тұрсаң да,
механикалық жұмыс орындамайсың. Өйткенi s = 0 болғандықтан,
A
= F · 0 = 0 болады.
Жоғарыда айтқанымыздай, «еңбектi» механикалық жұмыстан ажыра-
та бiлуiмiз керек. Оқытушының сабақ өтуi, дәрiгердiң науқасты емдеуi,
мектеп директорының жұ мысты басқаруы «еңбекке» кiредi. Дене лердiң
барлығы да жұмыс орындай ма?
Денелердiң жұмыс орындай бiлу қабiлетiн энергия деймiз.
Достарыңызбен бөлісу: |
