Действие жидкости и газа на погружённое тело

Действие жидкости и газа на погружённое тело

Если погрузить пробку под воду и отпустить — она всплывёт. А камень — утонет. Это происходит потому, что жидкость действует на погружённое тело с силой, направленной вверх.

В однородной покоящейся жидкости давление растёт с глубиной. Для такого бруска силы с боков компенсируются, а равнодействующая всех сил давления направлена вверх.

Выталкивающая сила

Выталкивающая сила — это сила, с которой жидкость действует на погружённое в неё тело.

Она направлена вертикально вверх — противоположно силе тяжести.

Выталкивающая сила возникает и в жидкостях, и в газах. На любое тело в воздухе действует выталкивающая сила (хоть и небольшая).

Почему возникает выталкивающая сила

Рассмотрим тело, погружённое в жидкость. Жидкость давит на тело со всех сторон. Но:

• нижняя грань тела находится на бóльшей глубине → давление снизу больше
• верхняя грань — на меньшей глубине → давление сверху меньше

Разность давлений создаёт результирующую силу, направленную вверх. Это и есть выталкивающая сила.

Сила, действующая со стороны газа

В газе тоже действует выталкивающая сила — по той же причине (давление растёт с глубиной).

Например, воздушный шар, наполненный горячим воздухом, поднимается вверх — выталкивающая сила воздуха больше силы тяжести шара.

Демонстрация

Возьмём тело, подвешенное к пружинному динамометру. Запишем показание. Затем опустим тело в воду — показание динамометра уменьшится.

Уменьшение показания динамометра равно выталкивающей силе. Пример: тело весило в воздухе $5\,\text{Н}$, в воде — $3\,\text{Н}$. Выталкивающая сила $F_{\text{выт}} = 5 - 3 = 2\,\text{Н}$.

От чего зависит выталкивающая сила

Выталкивающая сила зависит от:

• плотности жидкости (или газа)
• объёма погружённой части тела

Чем больше плотность жидкости и чем больше объём погружённой части, тем больше выталкивающая сила.

Выталкивающая сила не зависит от массы тела, его материала, глубины погружения.

Сравнение силы тяжести и выталкивающей

• если $F_{\text{выт}} > F_{\text{тяж}}$ → тело всплывает
• если $F_{\text{выт}} < F_{\text{тяж}}$ → тело тонет
• если $F_{\text{выт}} = F_{\text{тяж}}$ → тело плавает внутри жидкости

Пробка плавает: её плотность меньше воды. Камень тонет: его плотность больше воды.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое выталкивающая сила? Куда она направлена?
2. Почему возникает выталкивающая сила?
3. Как опыт с динамометром доказывает её существование?
4. От чего зависит выталкивающая сила? От чего не зависит?
5. При каком условии тело всплывает, тонет, плавает внутри жидкости?

Презентация для урока

Скачать редактируемую презентацию (PPTX)

Версия после предметной и методической проверки 15.10.2026. Просмотр слайдов доступен в карточке презентации.