ამომგდები ძალა

ამომგდები ძალა არის ძალა, რომელიც სითხეში ან აირში ჩაშვებულ ყოველ სხეულზე მოქმედებს, მიმართულია ზევით, უდრის სხეულის მიერ გამოდევნილი სითხის ან აირის წონას და გამოდევნილი მოცულობის სიმძიმის ცენტრშია მოდებული. ზოგჯერ ამ წევის ძალას, სითხეში სხეულის მოძრაობისას წარმოშობილი წევის ძალისაგან განსხვავებით, ჰიდროსტატიკურ ძალას უწოდებენ. მისი სიდიდე განისაზღვრება სხეულის ზედა და ქვედა ზედაპირების ელემენტების ჩაძირვის სიღრმეთა სხვაობით, რადგან ქვედა ზედაპირზე წნევა მეტია, ვიდრე ზედაპირზე.

არქიმედეს კანონი ჰიდროსტატიკისა და აეროსტატიკის ძირითადი კანონია. იგი სითხეებსა და აირებში ტივტივის საფუძველია.

ერთგვაროვანი ძალის ველში (მაგ. მიზიდულობის), სხეულზე, რომელიც მოთავსებულია სითხეში ან გაზში - მოქმედებს ამომგდები ძალა
${\vec {F}}_{A}=-{\overrightarrow {g}}\rho V$, სადაც $\rho$ — სითხის ან გაზის სიმკვრივე, ${\overrightarrow {g}}$ — თავისუფალი ვარდნის აჩქარება, $V$ — ჩაძირული სხეულის ან მისი ჩაძირული ნაწილის მოცულობა.

ამომგდები ძალა მოქმედებს იმ შემთხვევაში, თუ მთელი სხეული, ან მისი მოცულობის ნაწილი მაინც ჩაძირულია სითხეში და არ მოქმედებს მაშინ, როდესაც სხეული დევს (გართხმულია) ფსკერზე ან სითხით სავსე ჭურჭლის ზედა სახურავზე.

ამომგდები ძალის ანუ არქიმედეს კანონი შეიძლება დასაბუთდეს მართკუთხა სხეულზე მოქმედი ჰიდროსტატიკური წნევების სხვაობის მაგალითზე, როგორც ეს სასკოლო სახელმძღვანელოებშია მოყვანილი; მაგრამ აქ მოვიყვანთ ორიგინალურ, მარტივ, ემპირიულ დასაბუთებას, რომელსაც მიმართავს რიჩარდ ფეინმანი ფიზიკის სალექციო კურსებში - ფიზიკის შესახებ.

დასაბუთება

წარმოვიდგინოთ, რომ სითხეში ან გაზში გამოყოფილია რაიმე (მოცულობა) და იგი შემოსაზღვრულია უხილავი გარსით (დიდი ამების ფორმა). თუ სითხის ან გაზის ყველა ნაწილში, ტემპერატურა ერთნაირია, მაშინ (როგორც ვაკვირდებით) არ აქვს ადგილი კონვექციურ მოვლენებს - სითხის მოძრაობას ქვევიდან ზევით ან რაიმენაირ ტურბულენტურ მოძრაობას. ეს ასევე ნიშნავს, რომ ჩვენს მიერ წარმოდგენილ ვირტუალურ სითხის სხეულზე მოქმედი ძალები გაწონასწორებულია. დავუკვირდეთ, რა ძალები მოქმედებს ამ წარმოსახვით სხეულზე? რა თქმა უნდა - ეს არის ამ სითხის სხეულის სიმძიმის ძალა, რომელიც დაითვლება სითხის სიმკვრივის, სიითხის სხულის მოცულობისა და თავისუფალი ვარდნის აჩქარების ნამრავლით. მაშასადამე რას უნდა უდრიდეს ის საპირისპირო, ამომგდები ძალა, რომელიც მას აწონასწორებს? რა თქმა უნდა იგივეს, რამეთუ სხვა ძალებს ვერ ვაკვირდებით.

არქიმედეს კანონს, დიფერეციალური ფორმით, თეორიულ ფიზიკაშიც იყენებენ:

${\vec {F}}_{A}=\int _{S}{p{\vec {dS}}}$, სადაც $S$ - ზედაპირის ფართობი, $p$ - წნევა რომელიმე წერტილში, ინტეგრალი დაითვლება სხეულის მთელი ზედაპირით.

იგულისხმება, რომ სხეული მოთავსებულია სიმძიმის ძალის ერთგვაროვან, ან თითქმის ერთგვაროვან ველში (მაგალითად, პლანეტის ზედაპირის მახლობლად). არქიმედეს კანონი სამართლიანია ნებისმიერი სხვა, ერთგვაროვანი ძალის ველში, რომელიც ერთგვაროვნად მოქმედებს, როგორც სხეულზე ასევე სითხეზე (გაზზე). მაგალითისთვის: ეს შეიძლება იყოს ინერციის ბუნების ძალები (მაგალითად, ცენტრიდანული ძალები).

ლეგენდის მიხედვით, არქიმედემ, სირაკუზის მეფე ჰერონ II-ის დავალებით, ოქროს გვირგვინის შესამოწმებლად (ნამდვილი ოქროსგან იყო თუ არა დამზადებული) - გადაწყვიტა დაეზუსტებინა მისი სიმკვრივე და შეედარებინა იგი ნამდვილი ოქროს სიმკვრივისთვის.

სირთულეს წარმოადგენდა რთული ფორმის გვირგვინის მოცულობის განსაზღვრა. არქიმედემ მიმართა ხერხს: ჩაძირა გვირგვინი და გაზომა ჭურჭლიდან გადმოღვრილი სითხის მოცულობა, ამ გზით მან დაადგინა სიმკვრივე და აღმოჩნდა, რომ გვირგვინი არ იყო დამზადებული სუფთა ოქროსგან. აღსანიშნავია, რომ არქიმედემ უბრალოდ დაადგინა გვირგვინის მასალის სიმკვრივე და აქ არაფერ შუაშია ამომგდები, იგივე არქიმედეს ძალა.

რეალობაში, არქიმედე არის ლეგენდარული ფიგურა. ნივთიერებათა სიმკვრივის ცხრილები გამოქვეყნდა 1789 წ. ლავუაზიეს მიერ. შენადნობების სინჯების და ანალიზის საქმემ განვითარება პოვა იოჰან გლაუბერის ტექნოლოგიური აღმოჩენების შემდეგ, მე-17 საუკუნის დასასრულს, უ. იერნეს და ქ. სტოკჰოლმის ქიმიის სამეფო ლაბორატორიის ძალისხმევით.