O opdrift er den kraft, der virker på genstande, der er helt eller delvist nedsænket i væsker, som luft og vand. Drivkraften er envektor storhedder, mål ind newtoner, som altid peger på sammeretning og i følelsemodsat til vægten af den nedsænkede krop. I henhold til Archimedes 'princip har den flydende kraft på en krop størrelsen lig med Vægt af væsken, der er blevet fortrængt på grund af kroppens nedsænkning.
Seogså: Pascals sætning og funktion af hydrauliske stempler
definition af stød
Drivkraften er en styrke som opstår, når en eller anden krop optager plads i en væske. En sådan styrke afhænger udelukkende af volumen af væske, der blev fortrængt, såvel som væsketæthed og lokal tyngdekraft. Baseret på disse oplysninger, lad os se på den formel, der bruges til at beregne modulet for den flydende kraft:
OG - tryk (N)
d - væsketæthed (kg / m³)
V - legems nedsænket volumen eller fortrængt væskevolumen (m³)
Inden vi går videre med nogle eksempler på fremdrift, forklarer vi hver af de storheder
involveret i beregningen af stak. Hvis du vil gå dybere ind i emnet, foreslår vi, at du tjekker vores tekst på Hydrostatik. I denne artikel finder du et resumé af alt, hvad der er vigtigst for dette fysiske studieområde.Seogså: Alt hvad du behøver at vide om bølger
stak (E)
fremdriften er vektorDerfor, for at foretage beregninger med denne størrelse, er det nødvendigt, at vi anvender regler for vektortilsætning. Desuden fordi det er en styrkekræver opløsningen af mere komplekse øvelser, at vi til sidst anvender Newtons anden lov, som hævder, at nettokraften på et legeme er lig med produktet af dets masse og acceleration.
Den følgende figur illustrerer et tilfælde, hvor et legeme er helt nedsænket i en væske, da vægt og opdrift virker. i samme retning (lodret), men i modsatte retninger, kan den resulterende kraft beregnes med forskellen på to:
Ved den præsenterede ordning er det muligt at se, hvordan float balancedet vil sige det er muligt at vide, om et legeme vil synke eller forblive flydende:
- Hvis kroppens vægt er større end det tryk, der udøves af væsken, vil objektet synke;
- Hvis kroppens vægt er lig med væskens tryk, forbliver genstanden i balance;
- Hvis legemsvægten er mindre end det udøvede tryk, vil objektet flyde til væskeoverfladen.
Seogså: Hvordan har kvantefysik bidraget til menneskeheden?
Væsketæthed (d)
DET massefylde, eller specifik masse af væsken, henviser til mængde stof pr. enhed væskevolumen. Tæthed er en storhedklatremålt i enheden kilogram pr. kubikmeter (kg / m³) i henhold til Internationalt målesystem (SI).
Tjek formlen, der bruges til at beregne tætheden af kroppen nedenfor:
Oprindeligt blev densiteten af alle legemer målt som en funktion af tætheden af rent vand, så tætheden af vand under normale betingelser for tryk og temperatur (1 atm og 25 ° C) er defineret i 1.000 kg / m³.
Selvom vi bruger SI-enheder til at foretage beregninger, er det almindeligt for væsketæthed udtrykkes i andre enheder, så i nedenstående figur præsenterer vi et skema, der vedrører på måleenheder for hovedtæthed og forholdet mellem dem og standardenheden:
I den observerede figur præsenterer vi de mest almindelige enheder for væsketæthed, dog du kan komme på tværs af andre enheder, i hvilket tilfælde skal du vide, hvordan du bruger internationale enhedssystempræfiksersamt udføre volumenkonverteringer.
Seogså:Hjælper koldt vand dig med at tabe sig?
Sværhedsgrad (g)
tyngdekraften er acceleration at Jordens masse udøver på alle kroppe der er omkring dig. Ved havoverfladen tyngdekraft da Terra har en intensitet på 9,81 m / s², men de fleste øvelser bruger denne foranstaltning afrundet til 10 m / s², husk at bruge tyngdekraften som krævet i erklæringen om dyrke motion.
Fordrevet væskevolumen eller legemsvolumen (V)
Størrelsen af volumen, der er indeholdt i trykformlen, er relateret til mængden af kropsvolumen er indlejret i væsken, eller til fortrængt væskevolumen. Volumenet af det pågældende legeme skal måles i kubikmeter (m³).
Archimedes 'princip
Ifølge spekulationer er Archimedes 'princip blev udviklet, da den græske matematiker en dag indså, at da han kom ind i sit badekar fuld af vand, en stor mængde væske falder ud af badekarret - det samme volumen, der blev optaget af dit legeme. Efter denne observation konkluderede Archimedes, at massen og følgelig vægten af vandet, der faldt fra badekarret, ikke var lig med dets vægt og masse, og at denne forskel ville forklare hvorfor kroppe flyder.
Det anføres derefter, at:
”Når ethvert legeme indsættes i en væske, opstår der en lodret og opadgående opdriftskraft på kroppen. Denne kraft er lig med vægten af fortrængt væske "
udsvingssager
Det er muligt at sammenligne densiteten af væsken og det neddykkede legeme for at forudsige, om dette legeme vil synke, vil flyde eller blive i balance. Lad os tjekke disse situationer:
→ synkende krop: hvis genstanden nedsænket i væsken synker, kan det konkluderes, at dens densitet er større end væsketæthedpå samme måde siger vi, at dens vægt er større end det tryk, der udøves af væsken.
→ Krop i balance: hvis et legeme placeret på en væske forbliver i ligevægt, dvs. stoppet, kan vi sige det krops- og væsketætheder er ens, såvel som dens vægt og stød.
→ Flydende krop: når et legeme flyder, hvis det frigives i en væske, er kraften, der udøves på det, større end dets vægt, så vi kan sige, at densitet af dette legeme er mindre end væskens tæthed hvor han befinder sig.
Se også: Kan brugen af en mobiltelefon hele tiden skade dit helbred? Find ud af det!
tilsyneladende vægt
Du har sikkert bemærket, at nogle kroppe ser lettere ud, end de faktisk er, hvis de placeres i vandet. Dette skyldes, at vi udover vægten har nedsænket, når vi er nedsænket opdrift handler. Forskellen mellem disse to kræfter er kendt som den tilsyneladende vægt.
Bemærk, at hvis vægten og fremdrift har samme størrelse, vil kroppens tilsyneladende vægt være nul, det vil sige i denne tilstand, er det som om objektet slet ikke havde nogen vægt, og derfor vil det være holdt op om væsken.
Eksempler på opdrift
Tjek nogle eksempler på situationer, hvor der er en udtryksfuld præstation af den kraftige kraft:
- Fordi det er mindre tæt end flydende vand, har is en tendens til at flyde;
- Vanddamp og varm luft har tendens til at stige, da når de er varmere, tager de mere plads, hvilket gør deres tæthed mindre end kold luft;
- Champagnebobler består af carbondioxid, som er en gas mange gange mindre tæt end vand, så når du åbner en flaske champagne, udsendes disse bobler voldsomt fra væsken;
- Flydende festballoner gør det på grund af opdrift i atmosfærisk luft, da de er fyldt med mindre tætte gasser end atmosfærisk gas, såsom heliumgas.
løste øvelser
Spørgsmål 1-(Enem 2011) I et eksperiment udført for at bestemme tætheden af vand i en sø blev nogle materialer brugt i henhold til illustreret: et dynamometer D med en gradering fra 0 N til 50 N og en massiv og homogen terning med en 10 cm kant og 3 kg masse. Oprindeligt blev kalibreringen af dynamometeret kontrolleret og bekræftet en aflæsning på 30 N, når terningen blev fastgjort til dynamometeret og ophængt i luften. Ved at nedsænke terningen i søens vand, indtil halvdelen af dens volumen var nedsænket, blev aflæsningen af 24 N registreret på dynamometeret.
I betragtning af at den lokale tyngdeacceleration er 10 m / s², er søens vandtæthed i kg / m³:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Løsning
Alternativ b.
For det første er det nødvendigt at indse, at forskellen i "vægt" registreret på dynamometeret henviser til den flydende kraft, der udøves af søvandet, som i dette tilfælde var lig med 6 N. Derefter kan vi anvende opdriftsformlen ved hjælp af dataene fra øvelsen og observere beregningen:
For at udføre ovenstående beregning måtte vi konvertere terningens volumen i kubikcentimeter til kubikmeter.
Spørgsmål 2 -(Enem 2010) Under byggearbejde på en klub måtte en gruppe arbejdere fjerne en massiv jernskulptur placeret i bunden af en tom swimmingpool. Fem arbejdere bandt reb til skulpturen og forsøgte at trække den op uden succes. Hvis poolen er fyldt med vand, vil det være lettere for arbejdere at fjerne skulpturen, da:
a) skulptur vil flyde. På den måde behøver mænd ikke at anstrenge sig for at fjerne skulpturen fra bunden.
b) skulptur vil være lettere i vægt. På denne måde vil den krævede styrke for at løfte skulpturen være lavere.
c) vand vil udøve en kraft på skulpturen, der er proportional med dens masse og opad. Denne kraft vil blive føjet til den kraft, som arbejderne bruger til at annullere handlingen af skulpturens vægtkraft.
d) vand vil udøve en nedadgående kraft på skulpturen, og det vil modtage en opadgående kraft fra poolbunden. Denne kraft vil hjælpe med at modvirke virkningen af vægtkraften på skulpturen.
e) vand vil udøve en kraft på skulpturen, der er proportional med dens volumen og opad. Denne kraft vil tilføje den kraft, som arbejderne udøver, og kan resultere i en opadgående kraft, der er større end skulpturens vægt.
Løsning
Alternativ e. Når bassinet er fyldt med vand, vil den flydende kraft virke på det i lodret og opadgående retning, så det bliver “lettere” og fjernes lettere fra bunden af bassinet.
Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
