Архимед күші

АРХИМЕД КҮШІ
Сабақтың тақырыбы: §44. Архимед күші.
Сабақтың мақсаты:
Білімділік: Архимед күші, Архимед заңы, сұйық ішіндегі кері итеруші күштің қандай физикалық шамаларға байланысты екендігін білу.
Дамытушылық: Сұйық ішіндегі, сұйыққа батырылған денеге кері итеруші қысым күші туралы білімдерін, оқушылардың өзіндік ойлау белсенділігі мен танымдық қызығушылығын дамыту.
Тәрбиелік: Сабақ барысында оқушылардың дербестігін, пікір алмасуға, шығармашылық өздігінен білім алуға тәрбиелеу.
Сабақтың түрі: Аралас сабақ.
Сабақтың әдісі: Түсіндіру, сұрақ – жауап, есептер шығару.
Сабақтың көрнекілігі: Штатив, динамометр, Архимед шелегі.

Сабақтың барысы:
І. Ұйымдастыру кезеңі.
1. Оқушылармен сәлемдесу.
2. Оқушыларды түгендеу.
3. Сабаққа көңілін аудару.

ІІ. Үй тапсырмасын тексеру.
1. Атмосфераның негізгі қабаттары қандай?
2. Атмосфералық қысым таулы жерлерде жазықтағыдан гөрі неге төмен болады?
3. Атмосфералық ауа қысымынан жоғары немесе төмен болатын
қысымды өлшеуге арналған құралдар қалай аталады?
4. Манометрлердің қандай түрлерін білесіңдер?
5. Манометрлердің жұмыс істеу принципі қандай заңға негізделген?
6. Ашық сұйықтық манометр қалай жасалған және қалай жұмыс істейді?
7. Металл манометр қалай жұмыс істейді?
8. Сфигмоманометр не өлшеуге арналған құрал, оның құрылысы қандай?
9. Сорғылардың құрылысы, жұмыс істеу принципі қандай?
10. Атмосфераның қысымы бойынша тікелей биіктікті өлшеуге арналған құрал қалай аталады?

ІІІ. Жаңа сабақ.
Біз күнделікті тұрмыста, айналамызда суда жүзіп жүретін денелерді көптеп кездестіреміз. Мысалы, кемелердің, қайықтың, салдың суда жүзуі т. с. с. Сонда денелердің сұйықтықта жүзу себебі неде? Адам аздап малти білсе, су оның жүзуіне ықпал етеді. Бұдан, су өзіне батырылған денеге әрекет етеді деп айта аламыз.

Сұйыққа батырылған денеге әрекет ететін бұл ығыстырушы күштің шамасы дене мен сұйықтың қандай сипаттамаларына байланысты болатынын қарастырайық. Бұл күштің мәнін тұңғыш рет ертедегі грек ғалымы Архимед есептеп шығарған.
Архимед (б. з. б. 287 - 212) Ежелгі Грекияның ұлы ғалымы, математигі, механигі. Ол Сицилия аралындағы Сиракуз қаласында туып, сонда өмір сүрген. Архимед астроном Фидийдің баласы деген жорамал бар. Архимед сол замандағы ірі мәдениет орталығы – Мысырды аралап, александриялық ғалымдардан, солардың ішінде Конон мен Эратосфеннен білім алған. Оның математикалық еңбектері өз заманынан озық болған. Архимедтің көптеген математикалық еңбектерінің ішінен қисық сызықтардың ұзындықтарын, әр түрлі фигуралар мен денелердің көлемін және беттердің ауданын есептеу ерекше орын алды. Архимед рычаг заңын, суда өлшеу арқылы қорытпаның құрамын анықтау тәсілін тапқан, өз атымен аталған гидростатика заңын ашқан, жер суаратын механизмдерді, жүк көтеретін рычаг жүйелері мен блоктарды, тас ататын, қамал бұзатын соғыс қондырғыларын, т. б. ойлап шығарған.

Архимед туралы аңыз
Аңыз бойынша, бұл заңның ашылуына себепкер болған Сиракуз патшасы Гиерон болған екен. Ол Архимедке зергер жасаған өзінің тәжінің таза алтыннан немесе алтын мен күмістің қоспасынан жасалынғанын анықтауды тапсырады. Бұл есепті шеше алмай, Архимед көп күн әуреленді. Бір күні толтыра су құйылған ваннаға түскен кезде кенеттен ойына әлгі есептің шешуі келген екен дейді. Өзінің ашқан жаңалығына шаттана қуанған ол «Эврика!» (Таптым!) деп Сиракуз көшелерінің бойымен айғайлап жүгірген екен. Сірә, жаңалық ашқан адам ерекше бір сезімге бөленетін болар.
Архимедтің ашқан жаңалығының мән - мағынасын түсіну үшін қарапайым тәжірибе жасап көрейік.
Ол үшін динамометрге жүкті ілеміз нұсқаушы — бағдаршасы бар серіппе де жарайды. Бағдаршаның көрсетуін есте сақтап жүкті суға түсіреміз (динамометрден ажыратпай). Біз бағдаршаның салмақтың азайғанын көрсеткенін көреміз
FА = Р0 — Рс сұйық.

Сондықтан сұйықтың ішіндегі қандай да бір денеге әсер ететін Архимед күшін анықтау үшін, бұл денені ауада және сұйықта өлшеп, алынған мәндерінің өзгерісін анықтаймыз.
Сонымен, сұйыққа батырылған денеге осы денені сұйықтан ығыстыратын күш әрекет етеді.
Міне осы Архимед (кері итеруші) күші болып табылады.
Егер суға ауа толтырылған допты батырып, жіберіп қалсақ, онда ол доптың сол сәтте қалқып шығатынын көреміз. Тығынмен де, ағаш бөлігімен де осы құбылыс байқалады. Олардың қалқып шығуына не әсер етіп отыр?

Суға батырылған денеге түсірілген барлық күшті бір (тең әсерлі) күшпен ауыстырамыз. Бұл күш жоғары бағытталған, оны кері итеруші күш немесе Архимед күші деп атайды (Ең алғаш осы күштің бар екенін және оның неге тәуелді екенін Архимед анықтады). 2, б - суретте осы күш FА деп белгіленеді.
Енді архимед күшінің сан мәні неге тең соған тоқталсақ.

Тәжірибе жасайық (3 - сурет) 1 серіппеге кішкентай шелек (қаушақ) 2 және цилиндр формалы денені 3 ілейік. Штативтегі көрсеткіш - тілшенің орнын белгілейміз (3, a - сурет) де, денені су құйылған ыдысқа төгілетін түтікке дейін батырамыз. Бұл кезде суйықтың біраз бөлігін дене ығыстырып шығарады да ол стаканға төгіледі (3, б - сурет), оның көлемі дененің көлеміне тең. Осы кезде сұйыққа батырылған дененің салмағының азайғандығын серіппенің көрсеткішінің жоғары көтерілуі білдіреді.
Архимед күші. жүктеу