Введение

Жидкость вытесняется при погружении в нее объекта.

В механике жидкостей вытеснение происходит, когда объект погружен в жидкость, выталкивая ее и занимая освободившееся место. Объем вытесненной жидкости можно измерить, и на его основе можно определить объем погруженного объекта: объем погруженного объекта будет точно равен объему вытесненной жидкости. Объект, погруженный в жидкость, вытесняет объем жидкости, равный своему собственному объему. Таким образом, сила плавучести выражается принципом Архимеда, который утверждает, что вес объекта уменьшается на величину, равную произведению его объема на плотность жидкости. Если вес объекта меньше этой вытесненной величины, объект плавает; если больше – тонет. Объем вытесненной жидкости напрямую связан (через принцип Архимеда) с объемом объекта. В случае, когда объект тонет (полностью погружается), вытесняется объем, равный объему объекта. В случае плавающего объекта, вес вытесненной жидкости равен весу самого объекта.

Применение перемещения

Этот метод можно использовать для измерения объема твердого объекта, даже если его форма неправильная. Существует несколько способов такого измерения. В одном случае регистрируется повышение уровня жидкости при погружении объекта в жидкость (обычно воду). В другом случае объект погружают в сосуд, полностью заполненный жидкостью (так называемый сосуд для вытеснения жидкости), что приводит к ее переливу. Затем перелитую жидкость собирают и измеряют ее объем. В третьем случае объект подвешивают под поверхностью жидкости и измеряют увеличение веса сосуда. Увеличение веса равно объему жидкости, вытесненной объектом, что эквивалентно объему подвешенного объекта, умноженному на плотность жидкости. Принцип Архимеда гласит, что на объект, погруженный в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Вес вытесненной жидкости можно вычислить математически. Масса вытесненной жидкости может быть выражена через ее плотность и объем. Вес вытесненной жидкости равен, где g – ускорение свободного падения. Следовательно, вес вытесненной жидкости можно выразить как. Вес объекта или вещества можно измерить, поместив достаточно плавучий сосуд в цилиндр и отметив уровень воды. После помещения объекта или вещества в сосуд разница в весе объемов воды будет равна весу объекта.