Platnost Archimédova zákona ve stavu beztíže

Jak získáme pole s nulovou gravitací: Užijeme principu ekvivalence, kdy je hmotnost gravitační a setrvačná při vhodné volbě jednotek. V Newtonově gravitačním zákoně se setrvačná hmotnost pokrátí s gravitační hmotností tělesa (pro volný pád: msd2y/dt2 = mgg ), všechna tělesa se budou pohybovat po stejných trajektoriích. Proto v malé volně gravitující kleci (např. padající láhev) se budou chovat jako ve stavu bez tíže a naopak v urychlované kleci se chovají jako v tíhovém poli. Jde o tzv. Lokální inerciální systém. Nejlépe se toto dá pochopit například na tzv. Harold – Waagově experimentu. Představme si propojené rovnoběžné desky s otvory na přímce. K první desce je připojeno zařízení vrhající kuličku. Je-li zařízení v klidu, neprojde kulička až nakonec otvorů díky tíhovému poli, působící na kuličku. Přestřihneme- li závěs a zařízení začne padat volným pádem, projde kulička až na konec.

Použili jsme však trochu konstrukčně odlišné zařízení. Naši soustavu jsme umístili na kyvadlo 4- závěsy tak, aby byla nestále rovnoběžně se zemí. Tak jsme získali 3 stavy soustavy-

1)–soustava je v klidu a tělesa v soustavě se nacházejí v tíhovém poli s tíhovým zrychlením g.

2)-soustava je spuštěna a pohybuje se s tíhovým zrychlením g vzhledem k zemi. V počáteční fázi kmitu se tělesa v soustavě nacházejí v tíhovém poli s tíhovým zrychlením―>0.

3)-soustava prochází nejnižším bodem,opisuje kruhový pohyb s dostředivým zrychlením 2g, proto se tělesa v soustavě budou nacházet v tíhovém poli s tíhovým zrychlením 3g.

V těchto rozličných stavech soustavy jsme měřili vztlakovou sílu, působící na plovoucí těleso v kapalině. Jako plovoucí kapalinu jsme použili slanou vodu s hustotou a . Korkový špunt s objemem V , hmotností m. Vztlakovou sílu jsme snímali siloměrem.

Tuto soustavu jsme nechali několikrát kývnout a měřili jsme vztlakovou sílu.

Splnily se předpoklady, že Archimédův zákon platí a ve stavu beztíže, a to tak, že vztlaková síla je nulová, jelikož těleso je nadnášeno silou o stejné velikosti, jako tíha kapaliny o stejném objemu, jako je ponořená část kapaliny.

Průběh vztlakové síly v závislosti na tíhovém zrychlení pole.

Lokální maxima=stav soustavy s tíhovým zrychlením 3g.