Парадоксы закона Архимеда

С законами гидростатики Архимеда за всю историю развития гидравлики было связано много курьезных случаев (например построение самых разнообразных по конструкции «вечных двигателей»), которые сейчас считают парадоксами гидростатики. Рассмотрим два из них.

1. Парадокс Жуковского.

В стенке сосуда с жидкостью помещен цилиндр, который может вращаться вокруг оси. Казалось бы, согласно закону Архимеда, на погруженную в жидкость часть тела должна действовать подъемная гидростатическая сила. Тогда за счет момента этой силы относительно оси вращения цилиндр должен вращаться, т. е. налицо вечный двигатель 1-го рода. Однако вращения не будет.

Парадокс заключается в том, что здесь закон Архимеда, относящийся только к полностью погруженным или свободно плавающим телам, неприменим.

Силы гидростатического давления, действующие на боковую поверхность цилиндра, направлены по нормали, и линии их действия пересекутся на оси цилиндра, т. е. равнодействующая сил гидростатического давления проходит через ось, и вращения цилиндра не будет.

Рисунок 6

2. Парадокс Седова

Объясняется существенным моментом в выводе закона Архимеда о замкнутости поверхности соприкосновения тела с жидкостью.

Если поверхность не замкнута, то закон Архимеда не имеет места (это не относится к плавающим телам, где поверхность замыкается воображаемой горизонтальной плоскостью, проходящей через тело и совпадающей с уровнем покоящейся жидкости).

Если тело со всех сторон окружено водой, на него действует выталкивающая сила.

Если то же тело плотно опустить на дно, то вместо архимедовой силы на него будет действовать сила, прижимающая тело ко дну, которую называют силой присоса.

Этим явлением объясняются случаи, когда подводные лодки ложились на дно океана, теряли плавучесть и не могли всплыть. Этим же обстоятельством осложнен подъем со дна затонувших кораблей и грузов.

Рисунок 7