§ 47. Архимедова сила

В прошлом параграфе мы рассуждением получили: жидкость выталкивает погружённое тело вверх, и эта сила равна весу вытесненной жидкости. Проверим это опытом. На штативе закрепим пружину со стрелкой-указателем, подвесим к ней пустое ведёрко, а под ним — сплошной металлический цилиндр, который по объёму в точности заполнил бы ведёрко. Чем сильнее груз тянет пружину, тем больше она растягивается, поэтому по стрелке видно, каков вес. Отметим деление, у которого стрелка стоит вначале (рис. 1, а — собранная установка; в середине и справа те же приборы на следующих шагах).

Подставим отливной сосуд, налитый водой до края отливной трубки, и целиком опустим в него цилиндр (рис. 1, б). Часть воды перельётся по трубке в стакан, её объём равен объёму цилиндра. Пружина укоротится, стрелка поднимется выше первой отметки: в воде цилиндр тянет пружину слабее. Кроме силы тяжести, на него действует ещё одна сила, направленная вертикально вверх. Не доставая цилиндр из воды, выльем собранную воду в подвешенное ведёрко. Ведёрко наполнится доверху, и стрелка вернётся ровно на первое деление (рис. 1, в). Опыт подтвердил: тело стало легче ровно на вес вытесненной воды.

Погрузим цилиндр только наполовину — воды вытеснится вдвое меньше, и облегчение окажется вдвое меньшим. Значит, важен не весь объём тела, а только та его часть, что оказалась под уровнем жидкости.