Ö Auftrieb ist die Kraft, die auf Gegenstände einwirkt, die ganz oder teilweise in Flüssigkeiten, wie Luft und Wasser. Der Schub ist aVektorgrößeDort,einmessen Newton, die immer auf die gleichRichtung und in der SinnGegenteil zum Gewicht des eingetauchten Körpers. Nach dem archimedischen Prinzip hat die Auftriebskraft auf einen Körper die Größe Gewicht der durch das Eintauchen des Körpers verdrängten Flüssigkeit.
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Definition von Schub
Der Schub ist a Stärke die entsteht, wenn ein Körper Raum in einer Flüssigkeit einnimmt. Diese Stärke hängt ausschließlich von der verdrängtes Flüssigkeitsvolumen, ebenso gut wie Flüssigkeitsdichte und lokale Schwerkraft. Betrachten wir anhand dieser Informationen die Formel zur Berechnung des Auftriebsmoduls:
UND – Schub (N)
d – Flüssigkeitsdichte (kg/m³)
V – vom Körper eingetauchtes Volumen oder verdrängtes Flüssigkeitsvolumen (m³)
Bevor wir mit einigen Schubbeispielen weitermachen, erklären wir Ihnen die einzelnen
ehrgeizigbeteiligt bei der Schubberechnung. Wenn Sie tiefer in das Thema einsteigen möchten, empfehlen wir Ihnen, unseren Text zu lesen Hydrostatik. In diesem Artikel finden Sie eine Übersicht über alles, was für dieses Studienfach in der Physik am wichtigsten ist.Aussehenebenfalls: Alles, was Sie über Wellen wissen müssen
Schub (E)
der Schub ist Vektor, um Berechnungen mit dieser Größe durchzuführen, ist es daher notwendig, dass wir die Vektoradditionsregeln. Außerdem, weil es a Stärke, erfordert die Lösung komplexerer Aufgaben, dass wir schließlich die Newtons zweites Gesetz, die behauptet, dass die Nettokraft auf einen Körper gleich dem Produkt seiner Masse und seiner Beschleunigung ist.
Die folgende Abbildung veranschaulicht einen Fall, in dem ein Körper vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, da Gewicht und Auftrieb wirken. in die gleiche Richtung (vertikal), aber in entgegengesetzte Richtungen, die resultierende Kraft lässt sich aus der Differenz der calculated zwei:
Anhand des vorgestellten Schemas ist es möglich zu sehen, wie die Schwimmerwaage, das heißt, es ist möglich zu wissen, ob ein Körper sinkt oder über Wasser bleibt:
- Ist das Körpergewicht größer als der von der Flüssigkeit ausgeübte Schub, sinkt der Gegenstand;
- Wenn das Gewicht des Körpers dem von der Flüssigkeit ausgeübten Schub entspricht, bleibt der Gegenstand im Gleichgewicht;
- Wenn das Körpergewicht geringer ist als der ausgeübte Schub, schwimmt das Objekt an der Flüssigkeitsoberfläche.
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Flüssigkeitsdichte (d)
DAS Dichte, oder spezifische Masse der Flüssigkeit, bezieht sich auf die Stoffmenge pro Flüssigkeitsvolumeneinheit. Dichte ist a ehrgeizigsteigen, gemessen in der Einheit Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³), gemäß der Internationales Messsystem (SI).
Überprüfen Sie die Formel zur Berechnung der Dichte des Körpers unten:
Ursprünglich wurde die Dichte aller Körper als Funktion der Dichte von reinem Wasser gemessen, daher ist die Dichte von Wasser unter normalen Druck- und Temperaturbedingungen (1 atm und 25 °C) definiert in 1.000 kg/m³.
Obwohl wir für die Berechnungen SI-Einheiten verwenden, ist dies für die Flüssigkeitsdichte üblich wird in anderen Einheiten ausgedrückt, daher stellen wir in der folgenden Abbildung ein Schema vor, das sich bezieht beim Haupteinheiten zur Dichtemessung und die Beziehungen zwischen ihnen und der Standardeinheit:
In der beobachteten Abbildung stellen wir die gebräuchlichsten Einheiten für die Flüssigkeitsdichte dar, jedoch Sie können auf andere Einheiten stoßen. In diesem Fall müssen Sie wissen, wie Sie die Präfixe für internationale Einheitensystemesowie durchführen Volumenumrechnungen.
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Schweregrad (g)
Schwerkraft ist die Beschleunigung die die Masse der Erde auf alle Körper ausübt die um dich herum sind. Auf Meereshöhe ist die Schwere da Terra hat eine Intensität von 9,81 m/s², jedoch verwenden die meisten Übungen dieses Maß gerundet auf 10 m/s², denken Sie daran, die Schwerkraft entsprechend dem Wortlaut der Übung.
Verdrängtes Flüssigkeitsvolumen oder Körpervolumen (V)
Die Größe des Volumens, das in der Schubformel enthalten ist, hängt mit der Menge von zusammen Körpervolumen ist in die Flüssigkeit eingebettet, oder zu verdrängtes Flüssigkeitsvolumen. Das Volumen des betreffenden Körpers muss in Kubikmeter (m³) gemessen werden.
Archimedes Prinzip
Spekulationen zufolge ist die Archimedes Prinzip entstand, als der griechische Mathematiker eines Tages feststellte, dass er in seine Badewanne voller Wasser, fällt eine große Menge Flüssigkeit aus der Badewanne - das gleiche Volumen, das Ihre Körper. Nach dieser Beobachtung kam Archimedes zu dem Schluss, dass die Masse und folglich das Gewicht des Wassers, das aus der Badewanne fiel, nicht gleich seinem Gewicht und seiner Masse war und dass dieser Unterschied die warum körper schweben.
Dann heißt es:
„Wenn ein Körper in eine Flüssigkeit eingeführt wird, entsteht eine vertikale und nach oben gerichtete Auftriebskraft auf den Körper. Diese Kraft ist gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit"
Fluktuationsfälle
Es ist möglich, die Dichten der Flüssigkeit und des eingetauchten Körpers zu vergleichen, um vorherzusagen, ob dieser Körper wird sinken, wird schweben oder bleib drin Balance. Schauen wir uns diese Situationen an:
→ sinkender Körper: sinkt das in die Flüssigkeit eingetauchte Objekt, kann daraus geschlossen werden, dass es Dichte ist größer als Flüssigkeitsdichte, ähnlich sagen wir, dass sein Gewicht größer ist als der von der Flüssigkeit ausgeübte Schub.
→ Körper im Gleichgewicht: wenn ein auf eine Flüssigkeit gelegter Körper im Gleichgewicht, also stationär, bleibt, können wir sagen: Körper- und Flüssigkeitsdichte sind gleich, sowie sein Gewicht und Schub.
→ Schwimmkörper: Wenn ein Körper schwimmt, wenn er in eine Flüssigkeit freigesetzt wird, ist der auf ihn ausgeübte Schub größer als sein Gewicht, so dass wir sagen können, dass der Dichte dieses Körpers ist geringer als die Dichte der Flüssigkeit wo er sich findet.
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scheinbares Gewicht
Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass einige Körper leichter aussehen, als sie tatsächlich sind, wenn sie ins Wasser gelegt werden. Dies liegt daran, dass wir beim Eintauchen zusätzlich zum Gewicht die Auftrieb Schauspielkunst. Die Differenz zwischen diesen beiden Kräften wird als scheinbares Gewicht bezeichnet.
Beachten Sie, dass, wenn Gewicht und Schub die gleiche Größe haben, das scheinbare Gewicht des Körpers null ist, d gestoppt über die Flüssigkeit.
Beispiele für Auftrieb
Sehen Sie sich einige Beispiele für Situationen an, in denen die Auftriebskraft ausdrucksstark ausgeführt wird:
- Da es weniger dicht als flüssiges Wasser ist, neigt Eis dazu, zu schwimmen;
- Wasserdampf und heiße Luft neigen dazu, aufzusteigen, da sie, wenn sie heißer sind, mehr Platz einnehmen, wodurch ihre Dichte geringer ist als die von kalter Luft;
- Champagnerblasen bestehen aus Kohlendioxid, ein Gas, das um ein Vielfaches weniger dicht ist als Wasser. Wenn Sie also eine Flasche Champagner öffnen, werden diese Blasen gewaltsam aus der Flüssigkeit ausgestoßen;
- Schwimmende Partyballons tun dies aufgrund des Auftriebs der atmosphärischen Luft, da sie mit Gasen gefüllt sind, die weniger dicht sind als atmosphärisches Gas, wie beispielsweise Heliumgas.
gelöste Übungen
Frage 1-(Gegner 2011) In einem Experiment zur Bestimmung der Dichte von Wasser in einem See wurden einige Materialien nach abgebildet: ein Dynamometer D mit einer Teilung von 0 N bis 50 N und ein massiver und homogener Würfel mit 10 cm Kantenlänge und 3 kg Masse. Zunächst wurde die Kalibrierung des Dynamometers überprüft, wobei eine Ablesung von 30 N bestätigt wurde, als der Würfel am Dynamometer befestigt und in der Luft aufgehängt war. Durch Eintauchen des Würfels in das Seewasser, bis die Hälfte seines Volumens eingetaucht war, wurde der Wert von 24 N auf dem Dynamometer aufgezeichnet.
Unter Berücksichtigung einer lokalen Erdbeschleunigung von 10 m/s² beträgt die Seewasserdichte in kg/m³:
a) 0,6
b) 1,2
c) 1,5
d) 2,4
e) 4,8
Auflösung
Alternative b.
Zunächst ist zu beachten, dass sich der auf dem Dynamometer aufgezeichnete „Gewichtsunterschied“ auf die Auftriebskraft des Seewassers bezieht, die in diesem Fall 6 N betrug. Danach können wir die Auftriebsformel mit den von der Übung bereitgestellten Daten anwenden und die Berechnung beobachten:
Um die obige Berechnung durchzuführen, mussten wir das Volumen des Würfels in Kubikzentimetern in Kubikmeter umrechnen.
Frage 2 -(Gegner 2010) Bei Bauarbeiten an einem Club musste eine Gruppe von Arbeitern eine massive Eisenskulptur entfernen, die auf dem Boden eines leeren Schwimmbeckens platziert war. Fünf Arbeiter banden Seile an die Skulptur und versuchten sie hochzuziehen, ohne Erfolg. Wenn der Pool mit Wasser gefüllt ist, können die Arbeiter die Skulptur leichter entfernen, da:
a) Skulptur wird schweben. Auf diese Weise müssen sich Männer nicht anstrengen, um die Skulptur von der Unterseite zu entfernen.
b) Die Skulptur wird leichter, so dass die Kraft zum Anheben der Skulptur geringer ist.
c) Wasser übt eine Kraft auf die Skulptur aus, die proportional zu ihrer Masse und nach oben gerichtet ist. Diese Kraft wird zu der Kraft addiert, mit der die Arbeiter die Wirkung der Gewichtskraft der Skulptur aufheben.
d) Wasser übt eine nach unten gerichtete Kraft auf die Skulptur aus und erhält eine nach oben gerichtete Kraft vom Beckenboden. Diese Kraft hilft dabei, die Wirkung der Gewichtskraft in der Skulptur aufzuheben.
e) Wasser übt eine Kraft auf die Skulptur aus, die proportional zu ihrem Volumen und nach oben gerichtet ist. Diese Kraft erhöht die Kraft, die die Arbeiter ausüben, und kann zu einer Aufwärtskraft führen, die größer ist als das Gewicht der Skulptur.
Auflösung
Alternative z. Wenn das Becken mit Wasser gefüllt ist, wirkt die Auftriebskraft vertikal und nach oben, so dass es „leichter“ wird und sich leichter vom Beckenboden entfernen lässt.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
