Modelovanie správania sa telesa v kvapaline.

Opakujme si!

Archimedov zákon: Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované vztlakovou hydrostatickou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, ako je objem ponorenej časti telesa.

Karteziánsky potápač - na obrázku je sklenená alebo plastová trubička, napr. skúmavka, obrátená koncom nadol. Sčasti je vyplnená vodou. V jej hornej časti ponecháme vzduchovú bublinu. Skúmavka je vložená v plastovej fľaši naplnenej vodou a uzavretej zátkou. Výsledná sila, ktorá na potápača v kvapaline pôsobí, má veľkosť F = F_g – F_V a rovná sa rozdielu veľkosti tiažovej a tlakovej sily.

Pri stláčaní fľaše rastie v kvapaline tlak. Tlaková sila zmenšuje vzduchovú bublinu v skúmavke. Tak sa do skúmavky – potápača dostáva viac vody. 

Priemerná hustota ρ_t potápača rastie, a preto sa zväčšuje aj tiažová sila F_g =ρ_t V g.

Objem potápača ostáva rovnaký, a preto sa nemení vztlaková sila. Ak je tiažová sila väčšia ako vztlaková sila, smeruje výsledná sila F nadol a potápač sa preto tiež pohybuje nadol, až klesne na dno fľaše.

Keď tlak na steny fľaše uvoľníme, tlak v kvapaline klesne, bublina sa rozpína. Potápač je ľahší, jeho hustota klesla a preto naň pôsobí menšia tiažová sila. Výsledná sila smeruje nahor a potápač smeruje k hladine kvapaliny.

Ak vhodne regulujeme tlak na steny fľaše, v kvapaline je práve taký tlak, že priemerná hustota potápača sa rovná hustote kvapaliny. Vtedy sa potápač vznáša v kvapaline – neklesá na dno, ani nevypláva na hladinu.