Введение

Задача о бассейне. Имеется бассейн с водой: площадь 25 м2, глубина 10 м. Температура верхних слоев 60° С, нижние, более плотные слои охлаждены до 10° С. Как именно нагреваются верхние слои и почему охлаждаются нижние — это вне задачи. Нужно обеспечить выравнивание температур воды в бассейне. Применение насосов и мешалок недопустимо.

Идеальное решение: горячая вода — вопреки закону Архимеда— сама опускается вниз, а холодная — снова вопреки тому же закону — сама поднимается вверх. Надо обойти закон Архимеда — только и всего. При этом выравнивание температур должно осуществляться не один раз, а многократно, поскольку верхние слои все время прогреваются, а нижние — охлаждаются. В гравитационном поле на всякое тело, находящееся в жид

кости или газе, действует сила, направленная противоположно силам поля (на Земле — вертикально вверх) и равная силе притяжения (весу) той части жидкости, которая вытеснена телом. Это и есть закон Архимеда. Он назвал силу «подъемной», иногда ее называют поддерживающей, выталкивающей, архимедовой и т. д. Физически важно лишь, что источником этой силы является гравитационное поле. В технических приложениях закона Архимеда необходимо учитывать следующее: Для существования архимедовых сил тело обязательно должно иметь нижнюю поверхность. Заполненная газом, например, цилиндрическая бочка, нижний торец которой герметично прилегает ко дну водоема, не всплывает, для всплытия нужно обязательно обеспечить доступ жидкости под бочку. По а. с. 280251 такая бочка используется в качестве мертвого якоря. Поскольку архимедова сила обусловлена только градиентом гидростатического давления, но не самим давлением, регулировать эту силу путем изменения внешнего давления невозможно. Этот запрет справедлив только для несжимаемых тел и несжимаемой жидкости. Если сжимаемость жидкости больше сжимаемости погруженного в нее тела, то увеличение внешнего давления приводит к подвсплытию тела. И наоборот. Естественно, что наиболее четко это явление можно наблюдать (и использовать) в газах, где внешним давлением можно изменять плотность среды в весьма значительных пределах. Пример: а. с. 527637 на способ определения вязкости и плотности жидкости путем изменения плотности рабочего тела (поплавка) под действием избыточного давления.