भौतिकी पर परियोजना "निकायों की तैराकी"। परियोजना कार्य "आर्किमिडीज का कानून। निकायों का तैरना" एक शरीर को तरल में तैरने की शर्तें

पाठ प्रकार:पढाई

प्रयुक्त प्रौद्योगिकियां:पारंपरिक, समूह, अभिनव।

पाठ का उद्देश्य:तरल और शरीर के घनत्व के आधार पर तैरते पिंडों की स्थितियों का पता लगाएं, उन्हें वैज्ञानिक ज्ञान के तर्क का उपयोग करके समझ और अनुप्रयोग के स्तर पर आत्मसात करें।

कार्य:

1. शरीर के घनत्व और तरल के बीच सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक रूप से संबंध स्थापित करना, निकायों के तैरने की स्थिति सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक;
2. प्रयोग करने और उनसे निष्कर्ष निकालने के लिए छात्रों की क्षमता बनाना जारी रखें;
3. निरीक्षण, विश्लेषण, तुलना, सामान्यीकरण करने के कौशल का विकास;
4. विषय में रुचि को बढ़ावा देना;
5. शैक्षिक कार्य के संगठन में संस्कृति की शिक्षा।

अपेक्षित परिणाम:

जानना:नौकायन की स्थिति दूरभाष।

करने में सक्षम हों:प्रायोगिक तौर पर तैरते पिंडों के लिए शर्तों का पता लगाएं।

उपकरण:मल्टीमीडिया, स्क्रीन, व्यक्तिगत कार्य कार्ड, घनत्व तालिका, परीक्षण सामग्री।

कक्षाओं के दौरान

ज्ञान का सक्रियण:

अध्यापक:

– पिछले पाठों में, हमने उनमें डूबे हुए शरीर पर तरल और गैस के प्रभाव पर विचार किया, आर्किमिडीज के नियम, तैरते पिंडों की स्थितियों का अध्ययन किया। हम एक वर्ग पहेली को हल करके आज के पाठ का विषय सीखेंगे।

क्षैतिज: 1. डिवीजन इकाई। 2. द्रव्यमान की इकाई। 3. द्रव्यमान की बहु इकाई। 4. क्षेत्रफल की इकाई। 5. समय की इकाई। 6. बल की इकाई। 7. आयतन की इकाई। 8. लंबाई की इकाई।

उत्तर: 1. पास्कल। 2. किलोग्राम। 3. टन। 4. वर्ग मीटर। 5. घंटा। 6. न्यूटन। 7. लीटर। 8. मीटर।

(पाठ का विषय एक नोटबुक में लिखा गया है)

अध्यापक:लेकिन अब, प्रायोगिक समस्याओं के समाधान के साथ आगे बढ़ने से पहले, हम कुछ सवालों के जवाब देंगे। किसी पिंड को किसी द्रव में डुबाने पर कौन सा बल उत्पन्न होता है?

छात्र:आर्किमिडीज ताकत।

अध्यापक:यह बल कहाँ निर्देशित है?

छात्र:इसे लंबवत रूप से ऊपर की ओर निर्देशित किया जाता है।

अध्यापक:आर्किमिडीज बल किस पर निर्भर करता है?

छात्र:आर्किमिडीज बल शरीर के आयतन और तरल के घनत्व पर निर्भर करता है।

अध्यापक:और अगर शरीर पूरी तरह से तरल में नहीं डूबा है, तो आर्किमिडीज बल कैसे निर्धारित किया जाता है?

छात्र:फिर, आर्किमिडीज बल की गणना करने के लिए, सूत्र F A = ​​x gV का उपयोग करना आवश्यक है, जहां V शरीर के उस हिस्से का आयतन है जो तरल में डूबा हुआ है।

अध्यापक:प्रयोगात्मक रूप से आर्किमिडीज बल का निर्धारण कैसे किया जा सकता है?

छात्र:आप पिंड द्वारा विस्थापित द्रव का वजन कर सकते हैं, और इसका भार आर्किमिडीज बल के बराबर होगा। किसी पिंड को हवा और द्रव में तोलने पर आप डायनेमोमीटर की रीडिंग में अंतर पा सकते हैं, यह अंतर भी आर्किमिडीज बल के बराबर होता है। आप रूलर या बीकर का उपयोग करके शरीर का आयतन निर्धारित कर सकते हैं। द्रव का घनत्व, पिंड का आयतन जानकर आप आर्किमिडीज बल की गणना कर सकते हैं।

अध्यापक:इस प्रकार, हम जानते हैं कि किसी द्रव में डूबा हुआ पिंड आर्किमिडीयन बल से प्रभावित होता है। और साथ ही, किसी द्रव में डूबे किसी पिंड पर कौन-सा बल कार्य करता है?

छात्र:गुरुत्वाकर्षण बल।

अध्यापक:क्या आप उन पिंडों के उदाहरण दे सकते हैं जो पानी की सतह पर तैरते हैं? कौन से शरीर पानी में डूबते हैं? शरीर पानी में और कैसे व्यवहार कर सकता है? ये शरीर क्या हैं? यह अनुमान लगाने की कोशिश करें कि अभी हम किस तैरते हुए शरीर की बात कर रहे हैं।

आज समुद्र के ऊपर
बड़ी गर्मी;
और समुद्र में तैरता है
बर्फ का पहाड़।
फ्लोटिंग और शायद
मानता है:
वह गर्मी में भी नहीं पिघलेगी।

छात्र:हिमशैल।

अध्यापक:अगर हम समुद्र के पानी को तुरंत मिट्टी के तेल में बदल दें तो क्या कुछ बदलेगा?

(छात्र भ्रमित हो जाते हैं)

आप इस प्रश्न का सटीक उत्तर नहीं दे सकते। लेकिन आपके पास पहले से ही विचार, परिकल्पनाएं हैं। आइए आज पाठ में समस्या को एक साथ हल करें: पता लगाएँ: तरल में तैरते पिंडों के लिए क्या शर्तें हैं।

अनुसंधान समस्याओं का समाधान:

पाठ का विषय अपनी नोटबुक में लिखें – "तैरते निकायों के लिए शर्तें"।

अध्यापक:दोस्तों क्या आप जानते हैं शरीर के तैरने का अध्ययन किस वैज्ञानिक ने किया था?

छात्र:आर्किमिडीज।

अध्यापक:आइए शोध करके प्रयोगात्मक रूप से निकायों के तैरने की स्थितियों के बारे में सभी जानकारी की जांच करने का प्रयास करें। घर्षण बल का अध्ययन करते समय हम पहले ही ऐसा कर चुके हैं। प्रत्येक समूह को अपना स्वयं का असाइनमेंट प्राप्त होगा। कार्यों को पूरा करने के बाद, हम प्राप्त परिणामों पर चर्चा करेंगे और निकायों के तैरने की शर्तों का पता लगाएंगे।

सभी परिणामों को एक नोटबुक में रिकॉर्ड करें। यदि आपके कोई प्रश्न हैं तो अपना हाथ उठाएं।

(बच्चे उनके कार्यान्वयन के लिए कार्यों और उपकरणों के साथ कार्ड प्राप्त करते हैं – 7 विकल्प। कठिनाई के मामले में कार्य विकल्प समान नहीं हैं: पहले वाले सबसे सरल हैं, 6 और 7 अधिक कठिन हैं। उन्हें प्रशिक्षण के स्तर के अनुसार दिया जाता है।)

कार्य:

समूह 1 . के लिए कार्य:

1. देखें कि कौन से प्रस्तावित निकाय डूबते हैं और कौन से पानी में तैरते हैं।
2. पाठ्यपुस्तक की तालिका में संबंधित पदार्थों का घनत्व ज्ञात कीजिए और पानी के घनत्व के साथ तुलना कीजिए।
3. परिणामों को तालिका के रूप में प्रस्तुत करें।

उपकरण:पानी के साथ एक बर्तन और निकायों का एक सेट: एक स्टील की कील, एक चीनी मिट्टी के बरतन रोलर, सीसा के टुकड़े, एक पाइन बार।

उपकरण:पानी के साथ एक बर्तन और निकायों का एक सेट: एल्यूमीनियम के टुकड़े, कार्बनिक ग्लास, फोम प्लास्टिक, कॉर्क, पैराफिन।

समूह 2 . के लिए कार्य:

1. एक ही आकार के लकड़ी और फोम के घनों के पानी में विसर्जन की गहराई की तुलना करें।
2. पता लगाएँ कि क्या लकड़ी के घन के विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों में विसर्जन की गहराई भिन्न होती है। प्रयोग का परिणाम चित्र में दिखाइए।

उपकरण:दो बर्तन (पानी और तेल के साथ), लकड़ी और फोम के टुकड़े।

समूह 3 . के लिए कार्य:

1. प्रत्येक ट्यूब पर कार्य करने वाले आर्किमिडीज बल की प्रत्येक ट्यूब पर गुरुत्वाकर्षण बल के साथ तुलना करें।
2. प्रयोगों के परिणामों के आधार पर निष्कर्ष निकालें।

उपकरण:एक बीकर, एक डायनेमोमीटर, रेत के साथ दो परखनली (रेत के साथ परखनली पानी में तैरनी चाहिए, अलग-अलग गहराई तक डूबी होनी चाहिए)।

समूह 4 . ​​के लिए कार्य:

1. "क्या आप आलू को पानी में तैरा सकते हैं"? आलू को पानी में तैरने दें।
2. प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करें। उन्हें चित्र के रूप में व्यवस्थित करें।

उपकरण:पानी के साथ एक बर्तन, टेबल नमक के साथ एक टेस्ट ट्यूब, एक चम्मच, एक मध्यम आकार का आलू।

कार्य समूह 5:

1. प्लास्टिसिन के टुकड़े को पानी में तैरने के लिए प्राप्त करें।
2. पन्नी के टुकड़े को पानी में तैरने के लिए प्राप्त करें।
3. प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करें।

उपकरण:पानी के साथ एक बर्तन; प्लास्टिसिन का एक टुकड़ा और पन्नी का एक टुकड़ा।

अध्यापक:हमने तरल में ठोस तैरने की स्थिति के बारे में बात की। क्या एक द्रव दूसरे के ऊपर तैर सकता है?

कार्य समूह 6: पानी की उछाल के कारण ऊपर उठने वाली एक तेल की परत का अवलोकन।

उद्देश्य:पानी में डूबे हुए तेल की चढ़ाई का निरीक्षण करना, पानी के उत्प्लावन प्रभाव का प्रयोग करके पता लगाना, उत्प्लावन बल की दिशा को इंगित करना।

उपकरण:तेल, पानी, पिपेट के साथ बर्तन।

प्रयोग का क्रम:

1. पिपेट के साथ तेल की कुछ बूँदें लें।
2. पिपेट को एक गिलास पानी में 3-4 सेंटीमीटर की गहराई तक कम करें।
3. तेल छोड़ दें और पानी की सतह पर तेल के दाग के गठन का निरीक्षण करें।
4. अपने अनुभव के आधार पर निष्कर्ष निकालें।

प्रयोग के बाद, कार्य के परिणामों पर चर्चा की जाती है, परिणामों को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है।

जब छात्र कार्यों को पूरा करते हैं, मैं उनके काम का निरीक्षण करता हूं, आवश्यक सहायता प्रदान करता हूं।

अध्यापक:हम काम खत्म करते हैं, उपकरणों को टेबल के किनारे पर ले जाते हैं। आइए परिणामों पर चर्चा करने के लिए आगे बढ़ें। सबसे पहले, आइए जानें कि कौन से पिंड तरल में तैरते हैं और कौन से पिंड डूबते हैं। (समूह 1)

छात्र:उनमें से एक उन पिंडों के नाम रखता है जो पानी में डूबते हैं, दूसरे - वे पिंड जो तैरते हैं, तीसरा प्रत्येक समूह के पिंडों के घनत्व की तुलना पानी के घनत्व से करता है। उसके बाद, वे सभी एक साथ निष्कर्ष निकालते हैं।

निष्कर्ष:

1. जिस पदार्थ से पिण्ड बना है उसका घनत्व यदि द्रव के घनत्व से अधिक हो तो पिण्ड डूब जाता है।
2. यदि पदार्थ का घनत्व द्रव के घनत्व से कम हो तो पिंड तैरता है।

(निष्कर्ष नोटबुक में लिखे गए हैं।)

अध्यापक:यदि द्रव और पदार्थ का घनत्व समान हो तो शरीर का क्या होगा?

छात्र:एक उत्तर दें।

आइए देखें कि तरल की सतह पर तैरने वाले पिंड कैसे व्यवहार करते हैं। लोग समूह 2विचार किया गया कि लकड़ी और झाग से बने पिंड एक ही तरल में कैसे व्यवहार करते हैं। उन्होंने क्या नोटिस किया?

छात्र:निकायों के विसर्जन की गहराई अलग है। स्टायरोफोम लगभग सतह पर तैरता है, और पेड़ पानी में थोड़ा डूबा हुआ है।

अध्यापक:पानी, तेल की सतह पर तैर रहे लकड़ी के गुटके के विसर्जन की गहराई के बारे में क्या कहा जा सकता है?

छात्र:तेल में, बार पानी की तुलना में अधिक गहरा डूब गया।

निष्कर्ष: इस प्रकार, किसी पिंड के तरल में विसर्जन की गहराई तरल के घनत्व और स्वयं पिंड पर निर्भर करती है।

आइए इस निष्कर्ष को लिखें।

अध्यापक:अब आइए जानें कि क्या पानी में सामान्य रूप से डूबने वाले पिंडों को तैरना संभव है, जैसे कि आलू या प्लास्टिसिन या पन्नी। (समूह 4; समूह 5)

आप क्या देख रहे हैं?

छात्र:वे पानी में डूब जाते हैं। आलू को तैरने के लिए हमने पानी में और नमक डाल दिया है।

अध्यापक:क्या बात है? क्या हुआ?

छात्र:खारे पानी का घनत्व बढ़ गया है और यह आलू को धक्का देने के लिए मजबूत हो गया है। पानी का घनत्व बढ़ गया है और आर्किमिडीज बल अधिक हो गया है।

अध्यापक:सही। और जिन लोगों ने प्लास्टिसिन के साथ कार्य किया उनके पास नमक नहीं था। आपने प्लास्टिसिन को पानी में तैरने का प्रबंधन कैसे किया?

छात्र:हमने प्लास्टिसिन से एक नाव बनाई। इसका आयतन बड़ा है और इसलिए तैरता है। आप प्लास्टिसिन से एक बॉक्स बना सकते हैं, यह तैरता भी है। उसके पास प्लास्टिसिन के टुकड़े की तुलना में अधिक मात्रा है।

आउटपुट:तो, सामान्य रूप से डूबने वाले निकायों को तैरने के लिए, आप तरल के घनत्व या शरीर के डूबे हुए हिस्से की मात्रा को बदल सकते हैं। इस मामले में, शरीर पर कार्य करने वाला आर्किमिडीज बल भी बदल जाता है। क्या आपको लगता है कि तैरते पिंडों के लिए गुरुत्वाकर्षण बल और आर्किमिडीज बल के बीच कोई संबंध है?

अध्यापक:(समूह 6) आइए पदार्थों की घनत्व तालिका पर वापस जाएं। बताएं कि पानी पर तेल की फिल्म क्यों बनती है।

तो समस्या हल हो जाती है, इसलिए तरल पदार्थ, ठोस की तरह, पिंडों के तैरने की स्थिति के अधीन होते हैं।

चलो तरल पदार्थ के बारे में बात करते हैं।

एक उथले बर्तन ने विभिन्न घनत्वों के तीन अमिश्रणीय द्रवों को एक साथ आने के लिए आमंत्रित किया और उन्हें सभी उपयुक्तताओं के साथ बसने के लिए आमंत्रित किया। मेहमाननवाज बर्तन में तरल पदार्थ कैसे स्थित थे, यदि वे थे: इंजन का तेल, शहद और गैसोलीन।

तरल पदार्थों के क्रम को निर्दिष्ट करें।

छात्र:(समूह 3) हमने रेत की दो नलियों, एक हल्की और एक भारी, को पानी में डुबोया और दोनों पानी में तैरने लगीं। हमने निर्धारित किया है कि दोनों ही मामलों में आर्किमिडीज बल गुरुत्वाकर्षण बल के लगभग बराबर है।

अध्यापक:बहुत बढ़िया। तो, अगर शरीर तैरता है, तो एफ ए \u003d एफ भारी। (बोर्ड पर लिखें)। और अगर शरीर तरल में डूब जाए?

छात्र:तब गुरुत्वाकर्षण बल आर्किमिडीज बल से अधिक होता है।

अध्यापक:क्या होगा अगर शरीर तैरता है?

छात्र:इसलिए, आर्किमिडीज बल गुरुत्वाकर्षण बल से अधिक है।

अध्यापक:तो, हमें तैरते निकायों की स्थिति मिली। लेकिन यह शरीर के घनत्व या स्वयं द्रव के घनत्व से जुड़ा नहीं है। (यह निर्भरता पहले समूह के लोगों द्वारा मानी जाती थी)। इसका मतलब है कि निकायों की स्थितियों को दो तरीकों से तैयार किया जा सकता है: आर्किमिडीज बल और गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना करके, या तरल और पदार्थ के घनत्व की तुलना करके। इंजीनियरिंग में इन शर्तों को कहाँ ध्यान में रखा जाता है?

छात्र:जहाजों का निर्माण करते समय। वे लकड़ी के जहाज और नाव बनाते थे। लकड़ी का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है, और जहाज पानी में तैरते रहते हैं।

अध्यापक:धातु के जहाज भी तैरते हैं, लेकिन स्टील के टुकड़े पानी में डूब जाते हैं।

छात्र:उनके साथ वैसा ही व्यवहार किया जाता है जैसा हमने प्लास्टिसिन के साथ किया था: वे मात्रा बढ़ाते हैं, आर्किमिडीज बल अधिक हो जाता है, और वे तैरते हैं। वे पोंटून और पनडुब्बी भी बनाते हैं।

अध्यापक:तो, जहाज निर्माण में, इस तथ्य का उपयोग किया जाता है कि मात्रा को बदलकर लगभग किसी भी शरीर को उछाल देना संभव है। क्या पिंडों के तैरने की स्थिति और तरल के घनत्व में परिवर्तन के बीच संबंध को ध्यान में रखने का कोई तरीका है?

छात्र:हां, समुद्र से नदी की ओर जाने पर जहाजों की ड्राफ्ट गहराई बदल जाती है।

अध्यापक:इंजीनियरिंग में निकायों के तैरने की शर्तों का उपयोग करने के उदाहरण दें।

छात्र:पोंटून का उपयोग नदी पार करने के लिए किया जाता है। पनडुब्बियां समुद्र और महासागरों में तैरती हैं। स्कूबा डाइविंग के लिए, उनके टैंक का एक हिस्सा पानी से भर दिया जाता है, और सतह पर डाइविंग के लिए, पानी को बाहर निकाल दिया जाता है।

(मैं आधुनिक जहाजों के चित्र दिखाता हूं।)

अध्यापक:परमाणु आइसब्रेकर को ध्यान से देखें। हमारे देश में ऐसे कई आइसब्रेकर काम करते हैं। वे दुनिया में सबसे शक्तिशाली हैं और एक वर्ष से अधिक समय तक बंदरगाहों में प्रवेश किए बिना नौकायन कर सकते हैं। लेकिन हम इसके बारे में अगले पाठ में अधिक बात करेंगे।

बोर्ड लेआउट:गृहकार्य 48.

पाठ विषय: नौकायन की स्थिति दूरभाष।

पाठ सारांश:

हम शोध के बारे में लोगों के साथ निष्कर्ष निकालते हैं। एक बार फिर, हम बोर्ड पर प्रस्तुत तालिका का उपयोग करके अस्थायी निकायों के लिए शर्तों को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं।

प्रतिबिंब:

• मैंने आज अपने पाठ का आनंद लिया ...
• मेरा मन कर रहा है …
• मुझे पता चला …
• मैं आज खुद हूं...

तैरना शरीर की तरल की सतह पर या तरल के भीतर एक निश्चित स्तर पर रहने की क्षमता है।

हम जानते हैं कि द्रव में कोई भी पिंड विपरीत दिशाओं में निर्देशित दो बलों के अधीन होता है: गुरुत्वाकर्षण बल और आर्किमिडीज बल।

गुरुत्वाकर्षण बल शरीर के वजन के बराबर होता है और नीचे की ओर निर्देशित होता है, जबकि आर्किमिडीज बल तरल के घनत्व पर निर्भर करता है और ऊपर की ओर निर्देशित होता है। भौतिकी पिंडों के तैरने की व्याख्या कैसे करती है, और सतह पर और पानी के स्तंभ में तैरते पिंडों के लिए क्या शर्तें हैं?

आर्किमिडीज बल सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

Fvyt \u003d g * m वेल \u003d g * वेल * V वेल \u003d P वेल,

जहाँ m w द्रव का द्रव्यमान है,

और P W शरीर द्वारा विस्थापित द्रव का भार है।

और चूंकि हमारा द्रव्यमान बराबर है: m W = W * VW, तो आर्किमिडीज बल के सूत्र से हम देखते हैं कि यह विसर्जित शरीर के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल विस्थापित द्रव के आयतन और घनत्व पर निर्भर करता है। शरीर द्वारा।

आर्किमिडीज बल एक सदिश राशि है। उत्प्लावन बल के अस्तित्व का कारण शरीर के ऊपरी और निचले हिस्सों पर दबाव में अंतर है।आकृति में दिखाया गया दबाव अधिक गहराई के कारण P2>P1 है। आर्किमिडीज बल के उद्भव के लिए, यह पर्याप्त है कि शरीर कम से कम आंशिक रूप से तरल में डूबा हो।

इसलिए, यदि कोई पिंड किसी तरल की सतह पर तैरता है, तो तरल में डूबे इस पिंड के हिस्से पर लगने वाला उत्प्लावन बल पूरे शरीर के गुरुत्वाकर्षण के बराबर होता है। (फा = पी)

यदि गुरुत्वाकर्षण आर्किमिडीज बल (Fa> P) से कम है, तो पिंड तरल से ऊपर उठेगा, अर्थात तैरता रहेगा।

मामले में जब शरीर का वजन आर्किमिडीज़ बल से अधिक होता है जो इसे बाहर धकेलता है (Fa .)

प्राप्त अनुपात से, महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

उत्प्लावन बल द्रव के घनत्व पर निर्भर करता है। कोई पिंड तरल में डूबेगा या तैरेगा यह शरीर के घनत्व पर निर्भर करता है।

एक पिंड पूरी तरह से तरल में डूबा हुआ तैरता है यदि शरीर का घनत्व तरल के घनत्व के बराबर है

शरीर तैरता है, आंशिक रूप से तरल की सतह के ऊपर फैला हुआ है, अगर शरीर का घनत्व तरल के घनत्व से कम है

- यदि शरीर का घनत्व द्रव के घनत्व से अधिक है, तो तैरना असंभव है।

मछुआरों की नावें सूखी लकड़ी की बनी होती हैं, जिनका घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है।

जहाज क्यों तैरते हैं?

पानी में डूबे जहाज के पतवार को बड़ा बना दिया जाता है और इस जहाज के अंदर हवा से भरी बड़ी-बड़ी गुहाएँ होती हैं, जो जहाज के समग्र घनत्व को बहुत कम कर देती हैं। इस प्रकार जहाज द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा बहुत बढ़ जाती है, जिससे इसकी धक्का देने वाली शक्ति बढ़ जाती है, और जहाज का कुल घनत्व पानी के घनत्व से कम हो जाता है, ताकि जहाज सतह पर तैर सके। इसलिए, प्रत्येक जहाज की कार्गो के द्रव्यमान की एक निश्चित सीमा होती है जिसे वह ले जा सकता है। इसे जहाज का विस्थापन कहते हैं।

पर्म्याकोवा जूलिया

मेरी परियोजना का विषय "तैराकी शरीर" है।

उद्देश्य : आर्किमिडीज के कानून का अध्ययन, निकायों के तैरने की स्थिति और विशेषताओं का स्पष्टीकरण, प्रयोगों में उनका परीक्षण।

डाउनलोड:

पूर्वावलोकन:

एमओयू "ओओएसएच के साथ। डोरोगोविनोव्का, पुगाचेवस्की जिला, सेराटोव क्षेत्र

परियोजना

भौतिकी में

"तैराकी शरीर" विषय पर

सातवीं कक्षा का छात्र

एमओयू ओश एस. डोरोगोविनोव्का

पर्म्याकोवा जूलिया टीचर: कोनोवा आई.वी.

एस. डोरोगोविनोव्का

वर्ष 2014

I. प्रस्तावना

मेरी परियोजना का विषय "तैराकी शरीर" है।

उद्देश्य : आर्किमिडीज के कानून का अध्ययन, निकायों के तैरने की स्थिति और विशेषताओं का स्पष्टीकरण, प्रयोगों में उनका परीक्षण।

कार्य:

1. विषय पर साहित्य का चयन करें और उसका अध्ययन करें।
2. आर्किमिडीज के सिद्धांत की खोज के इतिहास का वर्णन कीजिए।
3. आर्किमिडीज बल के अस्तित्व को सिद्ध कीजिए।
4. प्रयोगों में तैरते पिंडों के लिए शर्तों की जाँच करें।

द्वितीय. मुख्य हिस्सा

1. सैद्धांतिक भाग

1.1. आर्किमिडीज के बारे में

आर्किमिडीज का जन्म ग्रीक शहर सिरैक्यूज़ में 287 ईसा पूर्व में हुआ था। ई।, जहाँ उन्होंने लगभग अपना सारा जीवन व्यतीत किया, और वहाँ वे वैज्ञानिक गतिविधियों में लगे रहे। उन्होंने पहले अपने पिता, खगोलशास्त्री और गणितज्ञ फ़िडियास के साथ अध्ययन किया, फिर अलेक्जेंड्रिया में, जहाँ मिस्र के शासकों ने सर्वश्रेष्ठ यूनानी वैज्ञानिकों और विचारकों को इकट्ठा किया, और दुनिया में प्रसिद्ध, सबसे बड़े पुस्तकालय की भी स्थापना की। इधर, अलेक्जेंड्रिया में, आर्किमिडीज यूक्लिड के छात्रों से मिले, जिनके साथ उन्होंने जीवन भर एक जीवंत पत्राचार बनाए रखा। यहां उन्होंने डेमोक्रिटस, यूडोक्सस और अन्य वैज्ञानिकों के कार्यों का गहन अध्ययन किया।

अलेक्जेंड्रिया में अध्ययन करने के बाद, आर्किमिडीज फिर से सिरैक्यूज़ लौट आए और उन्हें अपने पिता, दरबारी खगोलशास्त्री का पद विरासत में मिला।

सैद्धान्तिक दृष्टि से इस महान वैज्ञानिक का कार्य अंधाधुंध बहुआयामी था। आर्किमिडीज के मुख्य कार्य गणित (ज्यामिति), भौतिकी, हाइड्रोस्टैटिक्स और यांत्रिकी के विभिन्न व्यावहारिक अनुप्रयोगों से संबंधित हैं। वह एक कुशल इंजीनियर भी थे, जिन्होंने कई व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए अपनी प्रतिभा का इस्तेमाल किया।

आर्किमिडीज के तेरह ग्रंथ हमारे पास आए हैं। उनमें से सबसे प्रसिद्ध में - "गेंद और सिलेंडर पर" (दो पुस्तकों में), आर्किमिडीज ने स्थापित किया कि गेंद का सतह क्षेत्र इसके सबसे बड़े खंड के क्षेत्रफल का 4 गुना है। आर्किमिडीज के कार्यों में वक्रों से बंधे हुए आंकड़ों के क्षेत्रों की गणना और मनमानी विमानों से बंधे निकायों के आयतन शामिल हैं - इसलिए, आर्किमिडीज को सही मायने में अभिन्न कलन का जनक माना जा सकता है, जो दो सहस्राब्दी बाद में उत्पन्न हुआ।

वे कहते हैं कि आर्किमिडीज ने अपनी सबसे महत्वपूर्ण खोज को इस बात का प्रमाण माना कि एक गोले का आयतन और उसके चारों ओर वर्णित एक बेलन एक दूसरे से 2:3 के रूप में संबंधित है। आर्किमिडीज ने अपने दोस्तों से इस सबूत को अपनी समाधि पर रखने के लिए कहा।

आर्किमिडीज ने वृत्त के वर्ग की समस्या को हल करने का भी प्रयास किया और इसमें उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त किए, उन्हें "वृत्त के मापन पर" कार्य में मिला दिया:

1. एक वृत्त का क्षेत्रफल एक समकोण त्रिभुज के क्षेत्रफल के बराबर होता है जिसके पैर वृत्त की लंबाई और त्रिज्या के बराबर होते हैं (जनसंपर्क 2)।

2. एक वृत्त का क्षेत्रफल उसके चारों ओर 11:14 के रूप में वर्णित वर्ग के क्षेत्रफल से संबंधित है।

3. परिधि और व्यास का अनुपात अधिक होता हैऔर कम।

आर्किमिडीज ने सबसे पहले "पी" संख्या की गणना की - एक वृत्त की परिधि का उसके व्यास का अनुपात - और यह साबित किया कि यह किसी भी वृत्त के लिए समान है।

आर्किमिडीज को भी मिला अनंत योगज्यामितीय अनुक्रमहर के साथ . गणित में, यह अनंत का पहला उदाहरण थापंक्ति।

एक समस्या के अध्ययन में, जिसे एक घन समीकरण में घटा दिया गया है, आर्किमिडीज ने विशेषता की भूमिका का पता लगाया, जिसे बाद में विवेचक के रूप में जाना जाने लगा।

आर्किमिडीज के पास त्रिभुज के क्षेत्रफल को उसकी तीन भुजाओं (गलत तरीके से हेरॉन का सूत्र कहा जाता है) के संदर्भ में निर्धारित करने के लिए एक सूत्र है।

गणित के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका उनके निबंध "सम्मिट" - "रेत के अनाज की संख्या पर" द्वारा निभाई गई थी, जिसमें उन्होंने दिखाया कि कैसे, मौजूदा संख्या प्रणाली का उपयोग करनाआप मनमाने ढंग से बड़ी संख्या में व्यक्त कर सकते हैं। अपने तर्क के कारण के रूप में, वह दृश्य ब्रह्मांड के अंदर रेत के कणों की संख्या गिनने की समस्या का उपयोग करता है। इस प्रकार, रहस्यमय "सबसे बड़ी संख्या" के अस्तित्व के बारे में तत्कालीन मौजूदा राय का खंडन किया गया था।". हम अभी भी आर्किमिडीज द्वारा आविष्कृत पूर्णांकों के नामकरण की प्रणाली का उपयोग करते हैं।

सूचीबद्ध वैज्ञानिक खोज आर्किमिडीज के काम का केवल एक छोटा सा हिस्सा हैं। अरबों और फिर पश्चिमी यूरोपीय विद्वानों द्वारा इसका परिश्रमपूर्वक अनुवाद और टिप्पणी की गई।

भौतिकी में, आर्किमिडीज ने गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की अवधारणा की शुरुआत की, स्थैतिक और हाइड्रोस्टैटिक्स के वैज्ञानिक सिद्धांतों की स्थापना की, और भौतिक अनुसंधान में गणितीय विधियों के अनुप्रयोग के उदाहरण दिए। स्टैटिक्स के मुख्य प्रावधान "प्लेन फिगर्स के संतुलन पर" निबंध में तैयार किए गए हैं। आर्किमिडीज समानांतर बलों को जोड़ने पर विचार करता है, विभिन्न आंकड़ों के लिए गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की अवधारणा को परिभाषित करता है, और लीवर के नियम की व्युत्पत्ति देता है। हाइड्रोस्टैटिक्स का प्रसिद्ध कानून, जिसने अपने नाम (आर्किमिडीज के कानून) के साथ विज्ञान में प्रवेश किया, "फ्लोटिंग बॉडीज पर" ग्रंथ में तैयार किया गया है।

उन्हें प्रसिद्ध अभिव्यक्ति का श्रेय दिया जाता है: "मुझे एक पैर जमा दो, और मैं पृथ्वी को हिला दूंगा।" जाहिर है, यह जहाज के प्रक्षेपण के संबंध में व्यक्त किया गया था"सिराकोसिया" पानी को। मजदूर इस जहाज को हिलाने में असमर्थ थे। आर्किमिडीज ने उनकी मदद की, जिन्होंने ब्लॉक (चेन होइस्ट) की एक प्रणाली बनाई, जिसकी मदद से एक व्यक्ति, राजा ने स्वयं यह काम किया।

1.2. आर्किमिडीज का नियम

पौराणिक कथा के अनुसार राजाहायरो ने आर्किमिडीज को यह जांचने का निर्देश दिया कि क्या उसका मुकुट शुद्ध सोने का बना है या जौहरी ने सोने में से कुछ को चांदी के साथ मिलाकर विनियोजित किया है। इस समस्या के बारे में सोचते हुए, आर्किमिडीज़ किसी तरह स्नान में गए और वहाँ, स्नान में डुबकी लगाई, उन्होंने देखा कि किनारे पर बहते पानी की मात्रा उसके शरीर द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा के बराबर है। इस अवलोकन ने आर्किमिडीज को मुकुट की समस्या को हल करने के लिए प्रेरित किया, और वह, एक सेकंड की देरी के बिना, स्नान से बाहर कूद गया और, जैसे कि वह नग्न था, अपनी खोज के बारे में अपनी आवाज के शीर्ष पर चिल्लाते हुए घर भाग गया: "यूरेका! यूरेका!" (ग्रीक "मिला! मिला!")"।

तथ्य यह है कि पानी में डूबे हुए शरीर पर एक निश्चित बल कार्य करता है, यह सभी को अच्छी तरह से पता है: भारी शरीर हल्का होने लगता है - उदाहरण के लिए, हमारा अपना शरीर जब स्नान में डूबा होता है। नदी या समुद्र में तैरते हुए, आप आसानी से नीचे के साथ बहुत भारी पत्थरों को उठा सकते हैं और ले जा सकते हैं - जिन्हें जमीन पर नहीं उठाया जा सकता है; वही घटना तब देखी जाती है, जब किसी कारण से, व्हेल को किनारे पर फेंक दिया जाता है - जानवर जलीय वातावरण से बाहर नहीं जा सकता है - इसका वजन उसकी पेशी प्रणाली की क्षमताओं से अधिक होता है। साथ ही, हल्के पिंड पानी में डूबे रहने का विरोध करते हैं: एक गेंद को छोटे तरबूज के आकार में डुबाने के लिए ताकत और निपुणता दोनों की आवश्यकता होती है; सबसे अधिक संभावना है कि गेंद को आधा मीटर के व्यास के साथ विसर्जित करना संभव नहीं होगा। यह सहज रूप से स्पष्ट है कि इस प्रश्न का उत्तर कि एक पिंड क्यों तैरता है (और दूसरा डूबता है) इसमें डूबे हुए शरीर पर तरल पदार्थ की क्रिया से निकटता से संबंधित है; कोई इस उत्तर से संतुष्ट नहीं हो सकता है कि प्रकाश पिंड तैरते हैं, और भारी पिंड डूब जाते हैं: एक स्टील प्लेट, निश्चित रूप से पानी में डूब जाएगी, लेकिन यदि आप इससे एक बॉक्स बनाते हैं, तो यह तैर सकता है; जबकि इसका वजन नहीं बदलेगा।

एक जलमग्न पिंड पर द्रव की ओर से लगने वाले बल की प्रकृति को समझने के लिए, एक सरल उदाहरण (चित्र 1) पर विचार करना पर्याप्त है।

घन पानी में डूबा हुआ है, और पानी और घन दोनों गतिहीन हैं। यह ज्ञात है कि एक भारी तरल में दबाव गहराई के अनुपात में बढ़ता है - यह स्पष्ट है कि तरल का एक उच्च स्तंभ आधार पर अधिक मजबूती से दबाता है। यह दाब न केवल नीचे की ओर, बल्कि भुजाओं और ऊपर की ओर भी उतनी ही तीव्रता से कार्य करता है - यह पास्कल का नियम है।

यदि हम घन पर कार्य करने वाले बलों पर विचार करें (चित्र 1), तो, स्पष्ट समरूपता के कारण, विपरीत पक्षों पर कार्य करने वाले बल समान और विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं - वे घन को संपीड़ित करने का प्रयास करते हैं, लेकिन इसके संतुलन या गति को प्रभावित नहीं कर सकते हैं। . ऊपरी और निचले चेहरों पर कार्य करने वाली ताकतें हैं। चूंकि गहराई पर दबाव तरल की सतह की तुलना में अधिक होता है और, और , फिर > . चूंकि बल F 2 और F 1 विपरीत दिशाओं में निर्देशित, तो उनका परिणाम अंतर F . के बराबर है 2-F1 और अधिक बल की दिशा में निर्देशित किया जाता है, अर्थात ऊपर की ओर। यह परिणामी आर्किमिडीज बल है, अर्थात वह बल जो शरीर को तरल से बाहर धकेलता है।

आर्किमिडीज का नियम

आर्किमिडीज का नियम निम्नानुसार तैयार किया गया है:एक तरल (या गैस) में एक शरीर अपने वजन में उतना ही खो देता है जितना कि तरल (या गैस) का वजन शरीर द्वारा विस्थापित मात्रा में होता है।

1.3. उत्प्लावन बल किस पर निर्भर करता है?

द्रव में किसी पिंड का व्यवहार गुरुत्वाकर्षण F . के मॉड्यूल के बीच के अनुपात पर निर्भर करता हैटी और आर्किमिडीज बल Fए जो इस शरीर पर कार्य करता है। निम्नलिखित तीन मामले संभव हैं:

1. एफ टी > एफ ए - शरीर डूब जाता है;
2. एफ टी \u003d एफ ए - एक शरीर तरल में तैरता है;
3. एफ टू ए - शरीर तब तक तैरता रहता है जब तक कि वह तरल की सतह पर तैरने न लगे।

साथ ही, किसी द्रव में किसी पिंड का व्यवहार शरीर और द्रव के घनत्व के अनुपात पर निर्भर करता है। इसलिए, किसी द्रव में किसी पिंड के व्यवहार को निर्धारित करने के लिए, घनत्व की तुलना की जा सकती हैशरीर और तरल पदार्थ। इस मामले में, तीन स्थितियां भी संभव हैं:

1. शरीर का > द्रव का - शरीर डूब जाता है
2. शरीर ρ = तरल ρ - शरीर तैरता है
3. शरीर तरल पदार्थ - शरीर तैरता है।

आइए उदाहरण देते हैं।

लोहे का घनत्व - 7800 किग्रा / मी 3 , पानी का घनत्व - 1000 किग्रा / मी 3 . इसका मतलब है कि लोहे का एक टुकड़ा पानी में डूब जाएगा। बर्फ का घनत्व - 900 किग्रा / मी 3 , पानी का घनत्व - 1000 किग्रा / मी 3 इसलिए, बर्फ पानी में नहीं डूबती है, और अगर इसे पानी में फेंक दिया जाता है, तो यह तैरने लगेगी, और सतह पर तैरने लगेगी।

2. व्यावहारिक भाग

2.1. आर्किमिडीज बल के अस्तित्व का प्रमाण

आइए एक प्रयोग करें: डायनेमोमीटर से लटका हुआ एक सिलेंडर लें, इस सिलेंडर का वजन मापें। इसे पानी के एक कंटेनर में विसर्जित करें। आइए इसे फिर से तौलें। हमने देखा कि सिलेंडर का वजन कम हो गया है।

आइए प्रयोग को दूसरे शरीर के साथ दोहराएं - चाबियों का एक गुच्छा। पानी में डूबे गट्ठर का वजन फिर कम हो गया।

निष्कर्ष: किसी तरल में डूबा हुआ कोई भी पिंड एक उत्प्लावन बल से प्रभावित होता है, जिसे आर्किमिडीयन बल कहा जाता है।

2.2. आर्किमिडीज बल की गणना

आइए उत्प्लावन बल की गणना करें।

ऐसा करने के लिए, हम हवा में शरीर के वजन को मापते हैं, फिर उसी शरीर के वजन को मापते हैं, लेकिन पूरी तरह से पानी में डूब जाते हैं। इन बलों के बीच का अंतर आर्किमिडीज बल का मान होगा।

एफ ए \u003d पी हवा में। - पानी में पी।

अन्यथा, सूत्र के अनुसार, तरल के घनत्व और इस तरल में डूबे हुए शरीर के आयतन को जानकर, आर्किमिडीज़ बल की गणना की जा सकती है:

एफ ए \u003d जी डब्ल्यू वी टी

2.3. गुरुत्वाकर्षण और आर्किमिडीज बल के बीच तुलना

आइए एक प्रयोग करते हैं।

चलो एक शरीर लेते हैं - कुछ रेत के साथ एक शीशी। आइए हम इस पिंड पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल और आर्किमिडीज बल का निर्धारण करें। आइए उनकी तुलना करें। हम देखते हैं कि यदि:

एफ टी > एफ ए - शरीर डूब जाता है;

एफ टी \u003d एफ ए - एक शरीर तरल में तैरता है;

एफ टू ए - शरीर तैरता है

निष्कर्ष: किसी द्रव में किसी पिंड का व्यवहार गुरुत्वाकर्षण F . के मॉड्यूल के बीच के अनुपात पर निर्भर करता हैटी और आर्किमिडीज बल Fए जो इस शरीर पर कार्य करता है।

2.4 तरल और शरीर के घनत्व की तुलना

आइए एक और प्रयोग करते हैं। आइए हम उन पिंडों को लें जिनका घनत्व पानी के घनत्व से कम या अधिक है। आइए उन्हें पानी में डुबो दें। हम देखेंगे कि"पिंड जो तरल से भारी होते हैं, इसमें कम होने तक, गहरे और गहरे डूबते हैं जब तक कि वे नीचे तक नहीं पहुंच जाते हैं, और तरल में होने के कारण, अपने वजन में उतना ही कम हो जाता है जितना कि तरल का वजन, पिंडों के आयतन में लिया जाता है, "-जैसा कि आर्किमिडीज ने कहा था।

निष्कर्ष: किसी द्रव में किसी पिंड का व्यवहार शरीर और द्रव के घनत्व के अनुपात पर निर्भर करता है।

2.5 विभिन्न घनत्व के तरल पदार्थों में शरीर पर अभिनय करने वाले आर्किमिडीज़ बल की तुलना

आइए एक प्रयोग करें: आइए दो तरल पदार्थ लें, जो घनत्व में भिन्न हों: शैम्पू और ताजे पानी, और प्लास्टिसिन का एक टुकड़ा। प्लास्टिसिन पर अभिनय करने वाले उत्प्लावन बल का निर्धारण करेंप्रत्येक तरल पदार्थ से। हम देखेंगे कि आर्किमिडीज बल अलग निकला: उच्च घनत्व (शैम्पू) वाले तरल के लिए, यह कम घनत्व (ताजे पानी) वाले तरल से अधिक होता है।

दीवार सामग्री एम के प्रतिरोध बल द्वारा तरल दबाव के फाड़ने वाले बल का प्रतिकार किया जाता है:

=2σ р δ एल,

जहां r सामग्री का टूटना तनाव है, δ दीवार की मोटाई है, एल पाइप की लंबाई है, 2 दोनों तरफ अभिनय करने वाला प्रतिरोध बल है।

बशर्ते कि प्रणाली संतुलन में है, हम तरल के दबाव बलों को समान करते हैं, और दीवार सामग्री पी एक्स = एम का प्रतिरोध हमें मिलता है:

पी एलडी=2σ р δ एल

पी =2σр , इसलिए

पी=2σ р δ/ डी.

चावल। 3.15. पाइप की भीतरी दीवारों पर द्रव का दबाव

3.8. आर्किमिडीज का नियम और तैरते पिंडों के लिए शर्तें

एक तरल में पूरी तरह या आंशिक रूप से डूबा हुआ शरीर ऊपर की ओर निर्देशित तरल की तरफ से कुल दबाव का अनुभव करता है और शरीर के डूबे हुए हिस्से की मात्रा में तरल के वजन के बराबर होता है:

पी = gWt।

दूसरे शब्दों में, इस पिंड के आयतन में द्रव के भार के बराबर उत्प्लावन बल किसी द्रव में डूबे पिंड पर कार्य करता है। ऐसी शक्ति कहलाती है आर्किमिडीज बल, औरइसकी परिभाषा है आर्किमिडीज का नियम।

चावल। 3.17. गुरुत्वाकर्षण का केंद्र C और विस्थापन का केंद्र d जहाज का

सतह पर तैरते हुए एक समांगी पिंड के लिए, संबंध सत्य है:

Wzh /Wt = m / ,

जहाँ W t तैरते हुए पिंड का आयतन है; m शरीर का घनत्व है। एक तैरते हुए पिंड और तरल के घनत्व का अनुपात पिंड के आयतन और उसके द्वारा विस्थापित तरल के आयतन के अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

तैरते पिंडों के सिद्धांत में, दो अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है: उछाल और स्थिरता।

उछाल एक अर्ध-जलमग्न अवस्था में तैरने के लिए एक शरीर की क्षमता है।

स्थिरता - बाहरी बलों (उदाहरण के लिए, हवा या एक तेज मोड़) को हटाने के बाद अपने अशांत संतुलन को बहाल करने के लिए एक तैरते हुए शरीर की क्षमता जो एक रोल का कारण बनती है।

द्रव का भार, पात्र के जलमग्न भाग के आयतन में लिया गया पात्र विस्थापन कहलाता है, और परिणामी दाब (अर्थात दाब का केंद्र) का अनुप्रयोग बिंदु -

विस्थापन केंद्र।

पिंडों के तैरने का सिद्धांत आर्किमिडीज के नियम पर आधारित है। विस्थापन का केंद्र हमेशा पिंड C के गुरुत्वाकर्षण केंद्र के साथ मेल नहीं खाता है। यदि यह गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से अधिक है, तो जहाज पलटता नहीं है। पोत की सामान्य स्थिति में, गुरुत्वाकर्षण का केंद्र C और विस्थापन का केंद्र d एक ही ऊर्ध्वाधर रेखा O "-O" पर स्थित होता है, जो पोत की समरूपता की धुरी का प्रतिनिधित्व करता है और इसे नेविगेशन की धुरी कहा जाता है (चित्र। 3.17) .

चलो, बाहरी ताकतों के प्रभाव में, एक निश्चित कोण α पर झुका हुआ पोत, केएलएम का हिस्सा तरल छोड़ देता है, और इसके विपरीत, के "एल" एम भाग, इसमें डूब जाता है। इस मामले में, हम प्राप्त करते हैं विस्थापन के केंद्र की एक नई स्थिति - d" । हम एक भारोत्तोलन बल P को बिंदु d पर लागू करते हैं "और इसकी क्रिया की रेखा को तब तक जारी रखते हैं जब तक कि यह समरूपता O"-O के अक्ष के साथ प्रतिच्छेद न कर दे। परिणामी बिंदु m को मेटासेंटर कहा जाता है, और खंड mC \u003d h

बुलाया मेटासेंट्रिक ऊंचाई. हम एच . पर विचार करेंगे

यदि बिंदु m बिंदु C के ऊपर स्थित है, तो धनात्मक है और अन्यथा ऋणात्मक है।

अब जहाज की संतुलन स्थितियों पर विचार करें: यदि h > 0, तो जहाज अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है; अगर एच = 0, तो यह मामला है

हम जानते हैं कि द्रव में कोई भी पिंड विपरीत दिशाओं में निर्देशित दो बलों के अधीन होता है: गुरुत्वाकर्षण बल और आर्किमिडीज बल। गुरुत्वाकर्षण बल शरीर के वजन के बराबर होता है और नीचे की ओर निर्देशित होता है, जबकि आर्किमिडीज बल तरल के घनत्व पर निर्भर करता है और ऊपर की ओर निर्देशित होता है। भौतिकी कैसे निकायों के तैरने की व्याख्या करती है, और सतह पर और पानी के स्तंभ में तैरते पिंडों के लिए क्या स्थितियां हैं?

शरीर तैरने की स्थिति

आर्किमिडीज के नियम के अनुसार पिंडों के तैरने की स्थिति इस प्रकार है: यदि गुरुत्वाकर्षण बल आर्किमिडीज बल के बराबर है, तो पिंड तरल में कहीं भी संतुलन में हो सकता है, अर्थात इसकी मोटाई में तैर सकता है। यदि गुरुत्वाकर्षण आर्किमिडीज बल से कम है, तो पिंड द्रव से ऊपर उठेगा, अर्थात तैरता रहेगा। मामले में जब शरीर का वजन आर्किमिडीज बल से अधिक होता है, तो शरीर नीचे की ओर डूब जाएगा, अर्थात डूब जाएगा। उत्प्लावन बल द्रव के घनत्व पर निर्भर करता है। लेकिन शरीर तैरेगा या डूबेगा यह शरीर के घनत्व पर निर्भर करता है, क्योंकि इसके घनत्व से उसका वजन बढ़ जाएगा। यदि शरीर का घनत्व पानी के घनत्व से अधिक है, तो शरीर डूब जाएगा। ऐसे में कैसे हो?

हवा से भरी गुहाओं के कारण सूखे पेड़ का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है और पेड़ सतह पर तैर सकता है। लेकिन लोहा और कई अन्य पदार्थ पानी की तुलना में बहुत अधिक सघन होते हैं। इस मामले में धातु के जहाजों का निर्माण और पानी द्वारा विभिन्न कार्गो परिवहन कैसे संभव है? और इसके लिए आदमी एक छोटी सी चाल लेकर आया। पानी में डूबे जहाज के पतवार को बड़ा बना दिया जाता है और इस जहाज के अंदर हवा से भरी बड़ी-बड़ी गुहाएँ होती हैं, जो जहाज के समग्र घनत्व को बहुत कम कर देती हैं। इस प्रकार जहाज द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा बहुत बढ़ जाती है, जिससे इसकी धक्का देने वाली शक्ति बढ़ जाती है, और जहाज का कुल घनत्व पानी के घनत्व से कम हो जाता है, ताकि जहाज सतह पर तैर सके। इसलिए, प्रत्येक जहाज की कार्गो के द्रव्यमान की एक निश्चित सीमा होती है जिसे वह ले जा सकता है। इसे जहाज का विस्थापन कहते हैं।

अंतर करना खाली विस्थापनजहाज का द्रव्यमान ही है, और कुल विस्थापन- यह खाली विस्थापन प्लस चालक दल का कुल द्रव्यमान, सभी उपकरण, आपूर्ति, ईंधन और कार्गो है, जिसे यह पोत अपेक्षाकृत शांत मौसम में डूबने के जोखिम के बिना सामान्य रूप से दूर ले जा सकता है।

जलीय वातावरण में रहने वाले जीवों में शरीर का घनत्व पानी के घनत्व के करीब होता है। इसके लिए धन्यवाद, वे पानी के स्तंभ में हो सकते हैं और प्रकृति द्वारा उन्हें दिए गए उपकरणों के लिए धन्यवाद तैर सकते हैं - फ्लिपर्स, पंख, आदि। एक विशेष अंग, तैरने वाला मूत्राशय, मछली की गति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मछली इस बुलबुले की मात्रा और उसमें हवा की मात्रा को बदल सकती है, जिसके कारण इसका कुल घनत्व बदल सकता है, और मछली बिना किसी असुविधा के विभिन्न गहराई पर तैर सकती है।

मानव शरीर का घनत्व पानी के घनत्व से थोड़ा अधिक होता है। हालाँकि, एक व्यक्ति, जब उसके फेफड़ों में एक निश्चित मात्रा में हवा होती है, वह भी शांति से पानी की सतह पर तैर सकता है। यदि, प्रयोग के लिए, पानी में रहते हुए, आप अपने फेफड़ों से सभी हवा को बाहर निकालते हैं, तो आप धीरे-धीरे नीचे की ओर डूबने लगेंगे। इसलिए, हमेशा याद रखें कि तैरना डरावना नहीं है, पानी को निगलना और अपने फेफड़ों में जाने देना खतरनाक है, जो पानी पर त्रासदियों का सबसे आम कारण है।