Калькулятор силы Архимеда
Этот калькулятор силы Архимеда находит направленную вверх силу, с которой жидкость действует на погружённое тело, по закону Архимеда F = ρ · V · g. Введите плотность жидкости (кг/м³) и погружённый объём тела (м³), и он выдаст выталкивающую силу в ньютонах, а также массу вытесненной жидкости в килограммах. Используйте его, чтобы проверить, всплывёт тело или утонет, чтобы рассчитать плавучесть лодок и понтонов или чтобы решить задачи по физике. Вода задана по умолчанию как 1000 кг/м³, но за секунды можно смоделировать морскую воду, масло или любую другую жидкость.
Как рассчитать выталкивающую силу
-
1
Введите плотность жидкости
Укажите плотность окружающей жидкости в килограммах на кубический метр. Пресная вода — около 1000 кг/м³, морская — около 1025 кг/м³.
-
2
Введите погружённый объём
Задайте объём тела, который реально находится под водой, в кубических метрах. Для полностью погружённого тела он равен его полному объёму.
-
3
Считайте выталкивающую силу
Инструмент перемножает плотность × объём × 9,81 и показывает направленную вверх силу в ньютонах, а также массу вытесненной жидкости в килограммах.
Формула
Закон Архимеда гласит, что выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной погружённым телом:
- F = ρ · V · g
где F — выталкивающая сила в ньютонах (Н), ρ (ро) — плотность жидкости в кг/м³, V — погружённый объём в м³, а g — ускорение свободного падения, принятое равным 9,81 м/с². Масса вытесненной жидкости — это просто m = ρ · V, а её вес (ρ · V · g) и есть тот толчок вверх, который испытывает тело.
Разобранный пример
Герметичный контейнер с погружённым объёмом 0,05 м³ находится в пресной воде (ρ = 1000 кг/м³):
F = 1000 × 0,05 × 9,81 = 490,5 Н
Масса вытесненной воды равна 1000 × 0,05 = 50 кг. Если сам контейнер весит меньше 50 кг, направленные вверх 490,5 Н превышают его вес и он всплывает; если он весит больше, он тонет.
Выталкивающая сила в распространённых жидкостях (V = 0,05 м³)
| Жидкость | Плотность (кг/м³) | Вытесненная масса (кг) | Выталкивающая сила (Н) |
|---|---|---|---|
| Воздух | 1,2 | 0,06 | 0,59 |
| Растительное масло | 920 | 46,0 | 451,3 |
| Пресная вода | 1000 | 50,0 | 490,5 |
| Морская вода | 1025 | 51,25 | 502,8 |
| Глицерин | 1260 | 63,0 | 618,0 |
Более плотные жидкости толкают сильнее, и именно поэтому в солёном Мёртвом море держаться на воде легче, чем в пресном озере.
Чего стоит избегать
- Объём против погружённого объёма. Для частично плавающего тела берите только часть ниже поверхности, а не всё тело целиком.
- Смешение единиц. Держите плотность в кг/м³, а объём в м³. Один литр равен 0,001 м³, поэтому тело объёмом 50 л имеет объём 0,05 м³.
- Всплыть или утонуть. Одна лишь выталкивающая сила это не решает: сравните выталкивающую силу с весом тела (его собственная масса × g).
- Выбор силы тяжести. Этот инструмент использует g = 9,81 м/с²; на Луне (≈1,62 м/с²) и вес, и выталкивающая сила уменьшаются вместе.
Часто задаваемые вопросы
Выталкивающая сила равна плотности жидкости, умноженной на погружённый объём и на ускорение свободного падения: F = ρ · V · g, при g = 9,81 м/с². Введите плотность в кг/м³ и объём в м³, и результат будет в ньютонах.
Сравните выталкивающую силу с весом тела (его масса × 9,81). Если выталкивающая сила больше, тело всплывает; если больше вес, оно тонет; если они равны, тело сохраняет нейтральную плавучесть.
Используйте 1000 кг/м³ для пресной воды и около 1025 кг/м³ для морской. В калькуляторе по умолчанию задана пресная вода 1000 кг/м³, которую можно изменить, чтобы смоделировать любую жидкость.
Разделите литры на 1000. Например, 50 литров = 0,05 м³, а 1 литр = 0,001 м³. Держите объём в кубических метрах, чтобы он соответствовал единице плотности кг/м³.
Нет. Расчёт выполняется полностью в вашем браузере. Ваши значения плотности и объёма никогда не покидают устройство, ничего не записывается и не передаётся.
Сопутствующие инструменты
Калькулятор прогноза роста взрослого
Оцените целевой взрослый рост ребенка по росту биологических родителей, в сантиметрах или футах/дюймах, с типичным целевым диапазоном.
Калькулятор нумерологии
Рассчитайте нумерологические числа имени по пифагорейским или халдейским значениям букв: выражение, стремление души и личность.
Калькулятор балясин
Введите свободный пролёт перил, ширину балясины и максимально допустимый зазор, чтобы получить точное количество необходимых балясин и равный промежуток между каждой стойкой, не превышающий нормативный предел.
Калькулятор темпа бега
Введите дистанцию и финишное время, чтобы рассчитать темп на км, темп на милю, среднюю скорость и прогнозы времени для 5 км, 10 км, полумарафона и марафона.
Калькулятор длины дуги
Рассчитайте длину дуги окружности по радиусу и центральному углу или по хорде и радиусу, с результатами в градусах и радианах.
Калькулятор возраста собаки
Переведите возраст собаки в человеческие годы по современным ветеринарным данным. Маленькие, средние, крупные и гигантские собаки стареют с разной скоростью.