Błąd Archimedesa
Witam serdecznie, Pragnę przedstawić Państwu kilka prezentacji,
którymi udowodnię, że prawo Archimedesa jest słuszne połowicznie,
gdyż w przypadku pomiarów wykonywanych w naczyniach zamkniętych,
podczas których podnosi się poziom cieczy,
wyniki pomiarów nie pokrywają się z założeniami prawa Archimedesa,
które może mieć zastosowanie jedynie w warunkach pomiarowych,
kiedy nadmiar wypartej cieczy usuwany jest kanałem zlewczym.
Prawo Archimedesa głosi,
że na ciało (częściowo lub całkowicie) zanurzone w płynie (cieczy, gazie lub plazmie)
działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu,
której wartość jest równa ciężarowi płynu wypartego przez to ciało.
Przykład pierwszy
Naczynie z wodą:
średnica wewnętrzna - 27,64 cm, wysokość naczynia - 10 cm
pole powierzchni lustra wody - 600 cm2
wysokość słupa wody - 6 cm, gęstość wody - 1 g/cm3
Ciało zanurzane w wodzie:
średnica - 6,91 cm, wysokość walca - 5 cm
pole powierzchni podstawy walca - 37,5 cm2, objętość walca - 187,5 cm3
gęstość walca - 0,8 g/cm3, ciężar walca - 150 g
Prawo Archimedesa mówi nam, że: Ciało zanurzone w cieczy,
traci pozornie na wadze tyle ile waży ciecz wyparta przez to ciało.
Jeżeli w poniższym naczyniu z wodą o gęstości 1 g/cm3, zanurzony zostanie walec
o gęstości 0,8 g/cm3 i ciężarze 150 gram, to w chwili zrównoważenia się sił wyporu i sił naporu,
ciało to będzie unosiło się na powierzchni wody tracąc pozornie 150 gram,
i zgodnie z prawem Archimedesa powinno ono wyprzeć 150 gram wody.
A tymczasem tak nie jest i ciało to wypiera 140,625 gram wody !!!
Proponuję rozpatrzyć przykład z naczyniem o mniejszym rozmiarze,
dzięki czemu zobaczysz, że stosunek wielkości naczynia z cieczą
do wielkości ciała zanurzonego w cieczy, ma kolosalne znaczenie.
Przykład drugi
Naczynie z wodą:
średnica wewnętrzna - 9,77 cm, wysokość naczynia - 10 cm
pole powierzchni lustra wody - 75 cm2
wysokość słupa wody - 6 cm, gęstość wody - 1 g/cm3
Ciało zanurzane w wodzie:
średnica - 6,91 cm, wysokość walca - 5 cm
pole powierzchni podstawy walca - 37,5 cm2, objętość walca - 187,5 cm3
gęstość walca - 0,8 g/cm3, ciężar walca - 150 g
Prawo Archimedesa mówi nam, że: Ciało zanurzone w cieczy,
traci pozornie na wadze tyle ile waży ciecz wyparta przez to ciało.
Jeżeli w poniższym naczyniu z wodą o gęstości 1 g/cm3,
zanurzony zostanie walec o gęstości 0,8 g/cm3 i ciężarze 150 gram,
to w chwili zrównoważenia się 
sił wyporu i sił naporu,
ciało to będzie unosiło się na powierzchni wody tracąc pozornie 150 gram,
i zgodnie z prawem Archimedesa powinno ono wyprzeć 150 gram wody.
A tymczasem tak nie jest i ciało to wypiera 75 gram wody !!!
Przeliczmy teraz czy wynik jest poprawny.
Widzimy, że jedyna powierzchnia walca,
na którą oddziałuje ciśnienie czyniące pozorną utratę wagi walca,
to pole jego podstawy, które wynosi 37,5 cm2.
Jakie ciśnienie musi działać na tą powierzchnię aby zrównoważyć 150 gram ciężaru walca?
Otóż rachunek jest prosty, gdyż wynosi 150 g dzielone na 37,5 cm2, co daje nam wynik 4 g/cm2.
Jeżeli więc ciężar właściwy wody wynosi 1 g/cm3, to dla uzyskania ciśnienia 4 g/cm2
potrzebujemy słupka wody o wysokości 4 cm.
I tyle też wynosi słupek wody po zanurzeniu walca,
licząc od podstawy walca do górnego poziomu wypartej wody.
W tym przykładzie pole powierzchni lustra wody wynosi 75 cm2
i jest dokładni dwukrotnie większe od pola powierzchni podstawy walca,
które wynosi 37,5 cm2.
Łatwo więc wyliczyć, że pole powierzchni przestrzeni,
w której następuje wypieranie cieczy, to też 37,5 cm2.
Dlatego też jeżeli zanurzymy walec na 2 cm licząc od początkowego poziomu cieczy,
w przestrzeni pomiędzy walcem a naczyniem,
słupek cieczy podniesie się o 2 cm licząc od początkowego poziomu cieczy.
Można teraz wyliczyć, że ilość wypartej cieczy,
to pole powierzchni przestrzeni 
w której następuje wypieranie cieczy czyli 37,5 cm2
pomnożone przez 2 cm wysokości słupka
 wypartej cieczy, czyli 75 cm3.
Zapraszam do analizy, z różnymi proporcjami jeśli chodzi
o stosunek wielkości naczynia do wielkości zanurzanego ciała.
Jeżeli rozpatrzmy zanurzenie niniejszego walca w basenie wód połączonych ze sobą mórz i oceanów,
które pokrywają 71% powierzchni Ziemi, i wynoszą około 361.000.000 km2.
To według prawa Archimedesa podczas doświadczenia powinno zostać wyparte 150 gram wody
(zakładamy teoretycznie, że mamy do czynienia z jednorodną wodą o masie właściwej 1g/cm3).
Tymczasem wyparta ciecz to około 149,99999999999999844 gram,
co w odniesieniu do założeń prawa Archimedesa stanowi 99,99999999999999896 % oczekiwanej ilości wypartej cieczy.
Gdybyśmy nawet dysponowali basenem morza o nieskończonych rozmiarach,
to zawsze będzie to 99,(9)% założeń prawa Archimedesa,
czyli po przecinku dziewiątki w nieskończoność i nigdy wynik nie osiągnie 100%.
A co jeżeli ciało zanurzone w cieczy ma ciężar właściwy większy od ciężaru właściwego cieczy?
Na pierwszy rzut oka wydaje się, że w tym przypadku wyparta zostanie ilość cieczy
odpowiadająca objętości zanurzonego w cieczy ciała, lecz jest to ocena powierzchowna.
Otóż z każdym centymetrem zanurzenia wzrasta ciśnienie i rośnie masa właściwa cieczy,
co sprawia, że ciężar cieczy wypartej ponad poziom początkowy
nie pokrywa się z siłą wyporu jaka działa na zanurzone w cieczy ciało.
I choć będzie to widoczne w „mikroskopijnym” stopniu,
to nie mniej pomiar nie jest idealnie dokładny.
Jak wgląda kwestia ściśliwości wody?
Jeżeli weźmiemy pod uwagę 1 m3 wody, czyli sześcian wody o wymiarach 100cm / 100cm /100cm,
to poprzez siłę ciążenia na powierzchni Ziemi, sześcian ten zostanie ściśnięty o około 5 cm3,
czyli z 1.000.000 cm3 objętości otrzymamy 999.995 cm3,
a wymiary tego sześcianu będą wynosiły 100cm / 100cm podstawy i 99,9995 cm wysokości,
czyli na każdym metrze słupka wody, jest ona “ściskana” o około 5 mikronów.
Dla zobrazowanie niedokładności pomiaru, posłużę się teoretycznym przykładem,
w którym należy wyobrazić sobie długą na ponad 10 metrów menzurkę,
wypełnioną hipotetyczną cieczą o wysokim współczynniku ściśliwości.
I tak ciężar właściwy tej cieczy na powierzchni to 1 g/cm3,
na głębokości 5 metrów gęstość cieczy wzrasta do 2 g/cm3,
a na głębokości 10 metrów ciężar właściwy tej cieczy to 3 g/cm3.
Mając powyższe dane można wyliczyć,
że średnia gęstość cieczy w tej menzurce to 2 g/cm3,
i proszę teraz zwrócić uwagę na ciekawą anomalię,
że jeżeli teraz dolejemy do menzurki 1 litr tej cieczy o gęstości 1 g/cm3,
to w menzurce tej ponad poziom początkowy przybędzie (podnosząc słupek cieczy)
około 0,5 litra tej cieczy o gęstości 1 g/cm3.
Jeżeli teraz zanurzymy w cieczy ciało o objętości 1 litra
i ciało to będzie w górnej części menzurki,
to będzie ono wypierane z siłą 1.000 gram,
a ponad poziom początkowy cieczy zostanie
wyparte około 500 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co nie pokrywa się z prawem Archimedesa.
Jeżeli teraz zanurzymy to samo ciało o objętości 1 litra na głębokość 5 metrów,
gdzie gęstość cieczy wynosi 2 g/cm3,
to ciało to będzie wypierane z siłą 2.000 gram,
a ponad poziom początkowy cieczy zostanie wyparte około 1.000 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co nie pokrywa się z prawem Archimedesa.
Jeżeli teraz zanurzymy to samo ciało o objętości 1 litra na głębokość 10 metrów,
gdzie gęstość cieczy wynosi 3 g/cm3, to ciało to będzie wypierane z siłą 3.000 gram,
a ponad poziom początkowy cieczy zostanie wyparte około 1.500 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co nie pokrywa się z prawem Archimedesa.
Jeżeli teraz zanurzymy w cieczy ciało o objętości 1 litra
i ciało to będzie w górnej części menzurki,
to będzie ono wypierane z siłą 1.000 gram,
a kanałem zlewczym zostanie wyparte 1.000 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co pokrywa się z prawem Archimedesa.
Jeżeli teraz zanurzymy to samo ciało o objętości 1 litra na głębokość 5 metrów,
gdzie gęstość cieczy wynosi 2 g/cm3,
to ciało to będzie wypierane z siłą 2.000 gram,
a kanałem zlewczym zostanie wyparte 2.000 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co pokrywa się z prawem Archimedesa.
Jeżeli teraz zanurzymy to samo ciało o objętości 1 litra na głębokość 10 metrów,
gdzie gęstość cieczy wynosi 3 g/cm3,
to ciało to będzie wypierane z siłą 3.000 gram,
a kanałem zlewczym zostanie wyparte 3.000 cm3 cieczy o gęstości 1 g/cm3,
co pokrywa się z prawem Archimedesa.
Na zakończenie powróćmy jeszcze do pierwszych dwóch przykładów,
czy zastosowanie naczynia z kanałem zlewczym usytuowanym w górnej części naczynia,
i wypełnionego wodą do poziomu kanału zlewczego,
w przypadku ciała o ciężarze właściwym mniejszym od ciężaru właściwego cieczy,
pozwoli uzyskać poprawny wynik zgodny z prawem Archimedesa?
Otóż tak, dzięki tej metodzie przez kanał zlewczy przeleje się ilość cieczy,
która będzie odpowiadała wagowo pozornej utracie wagi zanurzonego w cieczy ciała.
Definicja określająca wyporność powinna brzmieć w sposób następujący:
Ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na wadze tyle ile wynosi
różnica pomiędzy siłami wypierającymi to ciało a siłami napierającymi na to ciało.
Autoryzacji swoich spostrzeżeń dokonałem poprzez zgłoszenie patentowe z dnia 03.01.2020r.
pt.:”Sposób weryfikacji prawa Archimedesa w odniesieniu do poprawności tego prawa.”.
Pozdrawiam, Pełka Radosław
