О плаваемост е силата, действаща върху обекти, които са частично или напълно потопени в течности, като въздух и вода. Тягата е aвекторно величиетам, измерете в нютони, което винаги сочи към същотопосока и в смисълпротивоположна до тежестта на потопеното тяло. Според принципа на Архимед, плаващата сила върху тялото има величина, равна на Тегло на течността, която е изместена поради потапянето на тялото.
Вижсъщо: Теорема на Паскал и функционирането на хидравличните бутала
дефиниция на тягата
Тягата е a сила което възниква, когато някакво тяло заема пространство в течността. Такава сила зависи изключително от обем течност, която е изместена, както и плътност на течността и локална гравитация. Въз основа на тази информация, нека разгледаме формулата, използвана за изчисляване на модула на плаващата сила:
И - тяга (N)
д - плътност на течността (kg / m³)
V - потапян в тялото обем или изместен обем на течността (m³)
Преди да продължим с някои примери за тяга, ще обясним всеки от величияучастващи при изчисляването на тягата. Ако искате да навлезете по-дълбоко в темата, предлагаме ви да разгледате нашия текст нататък
Хидростатици. В тази статия ще намерите преглед на всичко, което е най-важно за тази област на изучаване на физиката.Вижсъщо: Всичко, което трябва да знаете за вълните
тяга (E)
тягата е векторследователно, за да се правят изчисления с тази величина, е необходимо да приложим правила за добавяне на вектор. Освен това, тъй като е сила, разрешаването на по-сложни упражнения изисква в крайна сметка да приложим Вторият закон на Нютон, който твърди, че нетната сила върху тялото е равна на произведението от неговата маса и ускорение.
Следващата фигура илюстрира случай, когато тялото е напълно потопено в течност, тъй като теглото и плаваемостта действат. в същата посока (вертикална), но в противоположни посоки, получената сила може да се изчисли чрез разликата от две:
От представената схема е възможно да се види как плаващ баланс, тоест е възможно да се знае дали едно тяло ще потъне или ще остане на повърхността:
- Ако теглото на тялото е по-голямо от тягата, упражнявана от течността, обектът ще потъне;
- Ако теглото на тялото е равно на тягата, упражнявана от течността, обектът ще остане в равновесие;
- Ако телесното тегло е по-малко от упражняваната тяга, обектът ще плава към повърхността на течността.
Вижсъщо: Как квантовата физика е допринесла за човечеството?
Плътност на течността (d)
НА плътностили специфична маса на течността, се отнася до количество вещество на единица обем течност. Плътността е a величиеизкачвам се, измерена в единица килограми на кубичен метър (kg / m³), съгласно Международна измервателна система (SI).
Проверете формулата, използвана за изчисляване на плътността на тялото по-долу:
Първоначално плътността на всички тела се измерва като функция от плътността на чистата вода, така че плътността на водата при нормални условия на налягане и температура (1 атм и 25 ° C) е определена в 1 000 kg / m³.
Въпреки че използваме SI единици за изчисляване, това е обичайно за плътността на течността се изразява в други единици, така че на фигурата по-долу представяме схема, която се отнася в основни единици за измерване на плътността и връзките между тях и стандартната единица:
На наблюдаваната фигура ние представяме най-често срещаните единици за плътност на течността, обаче, може да срещнете други единици, като в този случай трябва да знаете как да използвате международни единични системни префиксикакто и да изпълнява обемни преобразувания.
Вижсъщо:Помага ли ви студената вода за отслабване?
Тежест (g)
гравитацията е ускорение че масата на Земята упражнява върху всички тела които са около вас. На морското равнище земно притегляне da Terra има интензивност 9,81 m / s², но повечето упражнения използват тази мярка закръглена до 10 m / s², не забравяйте да използвате гравитацията, както се изисква от декларацията на упражнение.
Изместен обем течност или обем на тялото (V)
Големината на обема, която се съдържа във формулата на тягата, е свързана с количеството на обемът на тялото е вграден в течността, или да изместен обем на течността. Обемът на въпросното тяло трябва да бъде измерен в кубични метри (m³).
Принцип на Архимед
Според спекулациите, Принцип на Архимед е разработен, когато един ден гръцкият математик осъзнава, че когато е влязъл във ваната си вода, голямо количество течност пада от ваната - същия обем, който е бил зает от вашия тяло. След това наблюдение Архимед заключава, че масата и следователно теглото на водата, която е паднала от ваната, не са равни на нейното тегло и маса и че тази разлика ще обясни защо телата плуват.
След това се посочва, че:
„Когато някое тяло се вкара в течност, върху тялото възниква вертикална и нагоре плаваща сила. Тази сила е равна на теглото на изместената течност "
случаи на колебания
Възможно е да се сравнят плътностите на течността и потопеното тяло, за да се предскаже дали това тяло ще потъне, ще плава или останете вътре баланс. Нека проверим тези ситуации:
→ потъващо тяло: ако обектът, потопен в течността, потъне, може да се заключи, че неговата плътността е по-голяма от плътността на течността, по подобен начин казваме, че теглото му е по-голямо от тягата, упражнявана от течността.
→ Тяло в баланс: ако тяло, поставено върху течност, остане в равновесие, тоест спряно, можем да кажем това плътността на тялото и течността са равни, както и теглото и тягата му.
→ Плаващо тяло: когато тялото плава, ако се изпусне в течност, тягата, упражнена върху него, е по-голяма от теглото му, така че можем да кажем, че плътността на това тяло е по-малка от плътността на течността където се оказва.
Вижте също: Може ли използването на мобилен телефон през цялото време да навреди на вашето здраве? Открий го!
привидно тегло
Сигурно сте забелязали, че някои тела изглеждат по-леки, отколкото са в действителност, ако са поставени във водата. Това е така, защото когато сме потопени, освен теглото, имаме и плаваемост действащ. Разликата между тези две сили е известна като привидно тегло.
Имайте предвид, че ако теглото и тягата имат еднаква величина, видимото тегло на тялото ще бъде нула, т.е. в това състояние, сякаш обектът изобщо няма тегло и следователно ще бъде спряна за течността.
Примери за плаваемост
Вижте няколко примера за ситуации, в които има изразително действие на плаващата сила:
- Тъй като е по-малко плътен от течната вода, ледът има тенденция да плува;
- Водните пари и горещият въздух са склонни да се покачват, тъй като когато са по-горещи, те заемат повече място, което прави плътността им по-малка от тази на студения въздух;
- Състоят се мехурчета шампанско въглероден двуокис, което е газ, многократно по-малко плътен от водата, така че когато отворите бутилка шампанско, тези мехурчета се изхвърлят насилствено от течността;
- Балоните с плаваща партия правят това поради плавучестта на атмосферния въздух, тъй като те са пълни с газове, по-малко плътни от атмосферните газове, като хелий.
решени упражнения
Въпрос 1-(Enem 2011) В експеримент, проведен за определяне на плътността на водата в езерото, са използвани някои материали съгласно илюстрирано: динамометър D с градуиране от 0 N до 50 N и масивен и хомогенен куб с 10 cm ръб и 3 kg маса. Първоначално се проверява калибрирането на динамометъра, като се проверява показанието от 30 N, когато кубът е прикрепен към динамометъра и е окачен във въздуха. Чрез потапяне на куба във водата на езерото, докато половината от неговия обем не бъде потопен, отчитането на 24 N се записва на динамометъра.
Като се има предвид, че локалното гравитационно ускорение е 10 m / s², плътността на водата в езерото, в kg / m³, е:
а) 0,6
б) 1.2
в) 1.5
г) 2.4
д) 4.8
Резолюция
Алтернатива b.
Първо, необходимо е да се осъзнае, че разликата в „теглото“, записана на динамометъра, се отнася до плаващата сила, упражнявана от езерната вода, която в случая е равна на 6 N. След това можем да приложим формулата за плаваемост, като използваме данните, предоставени от упражнението, наблюдаваме изчислението:
За да направим горното изчисление, трябваше да преобразуваме обема на куба в кубични сантиметри в кубични метри.
Въпрос 2 -(Enem 2010) По време на строителните работи по клуб група работници трябваше да премахнат масивна желязна скулптура, поставена в дъното на празен плувен басейн. Петима работници завързаха въжета за скулптурата и се опитаха да я изтеглят, но без успех. Ако басейнът се напълни с вода, ще бъде по-лесно за работниците да премахнат скулптурата, тъй като тя:
а) скулптурата ще плава. По този начин мъжете няма да имат нужда да се напрягат, за да премахнат скулптурата от дъното.
б) скулптурата ще бъде с по-малко тегло.По този начин интензивността на силата, необходима за повдигане на скулптурата, ще бъде по-ниска.
в) водата ще упражнява сила върху скулптурата, пропорционална на нейната маса и нагоре. Тази сила ще бъде добавена към силата, която работниците използват, за да отменят действието на силата на тежестта на скулптурата.
г) водата ще упражнява низходяща сила върху скулптурата и тя ще получава възходяща сила от пода на басейна. Тази сила ще помогне да се противодейства на действието на силата на тежестта върху скулптурата.
д) водата ще упражнява сила върху скулптурата, пропорционална на нейния обем и нагоре. Тази сила ще добави към силата, която упражняват работниците, и може да доведе до сила нагоре, по-голяма от теглото на скулптурата.
Резолюция
Алтернатива д. Когато басейнът се напълни с вода, плаващата сила ще действа върху него, във вертикална и нагоре посока, така че ще бъде „по-лека“ и ще бъде по-лесно отстранена от дъното на басейна.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика