Page 170 - 6374

Рідина, що знаходиться в цьому об’ємі, буде у рівновазі за умови, що рівнодійна і момент

усіх зовнішніх сил, які діють на виділений об’єм рідини, дорівнюють нулю. Зовнішніми
силами, що діють на виділений об’єм рідини, є сила земного тяжіння або вага рідини в об’ємі

даного тіла і сила тиску на поверхню з боку рідини. Оскільки виділений об’єм рідини

перебуває у спокої, то рівнодійна сил гідростатичного тиску, що діє на поверхню , повинна
дорівнювати вазі рідини в об’ємі, обмеженому поверхнею . Ця рівнодійна напрямлена

вертикально вгору і проходить через центр мас виділеного об’єму рідини. Тоді момент сил
що діє на виділений об’єм рідини, дорівнює нулю. Якщо рідину, обмежену поверхнею,

вилучити і на її місце помістити будь-яке тіло такого самого об’єму, то на нього діятиме
напрямлена вертикально вгору така сама рівнодійна, або виштовхувальна, сила. Отже, ми

приходимо до відомого закону Архімеда: на будь-яке тіло, занурене в рідину (газ), діє з боку

рідини (газу) виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витісненої тілом рідини (газу). Ця сила
напрямлена вертикально вгору і прикладена до центра ваги витісненого об’єму. Точку

називають центром плавучості тіла.

Якщо рідина перебуває в стані невагомості, то зміна тиску, зумовленого силою
тяжіння, з висотою зникає, а з нею зникає і виштовхувальна сила.

Закон Архімеда використовується для оцінки плавучості і стійкої рівноваги
кораблів. Розміщення центра плавучості визначає стійку рівновагу тіл, що плавають у

рідинах. Для рівноваги тіла, зануреного в рідину, необхідно, щоб вага тіла дорівнювала вазі
витісненої ним рідини, а центр плавучості лежав на одній вертикалі з центром мас самого

тіла. Для з’ясування умов стійкої рівноваги розглянемо таких два випадки. У першому з них

вважатимемо, що тіло повністю занурене в рідину. В цьому разі будь-які зміщення і
повертання тіла в рідині не приводять до зміщення центра плавучості і центра мас відносно

тіла. Рівновага буде стійкою, коли центр мас тіла лежить нижче від його центра плавучості

. Якщо точка знаходиться вище від точки , то рівновага нестійка. З рис. 6 видно, що
незначне відхилення тіла від положення рівноваги відносно горизонтальної осі (вісь

перпендикулярна до площини рисунка) приводить до появи моменту пари сил і . Його

дія приводить до опускання точки і підняття точки .
У другому випадку розглядаємо тіла, які при плаванні занурені в рідину не повністю.

Цей випадок більш складний, оскільки питання про стійкість таких тіл є питаннями безпеки
плавання. У цьому разі зміщення тіла від положення рівноваги приводить до зміни форми

об’єму витісненої рідини. Внаслідок цього змінюється положення центра плавучості

відносно тіла, яке плаває. На рис. 7, а схематично зображено положення корабля, коли його
центр мас і центр плавучості лежать на вертикальній лінії, яка являє собою вісь симетрії.