Ο πλευστότητα είναι η δύναμη που δρα σε αντικείμενα που είναι εν μέρει ή πλήρως βυθισμένα υγρά, όπως ο αέρας και το νερό. Η ώθηση είναι αδιάνυσμα μεγαλείοεκεί, μετρήστε μέσα Νιούτον, που δείχνει πάντα το ίδιοκατεύθυνση και στο έννοιααπεναντι απο στο βάρος του βυθισμένου σώματος. Σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη, η πλευστή δύναμη σε ένα σώμα έχει μέγεθος ίσο με Βάρος του υγρού που έχει μετατοπιστεί λόγω της βύθισης του σώματος.
Κοίταεπίσης: Το θεώρημα του Pascal και η λειτουργία των υδραυλικών εμβόλων
ορισμός ώσης
Η ώθηση είναι α δύναμη που προκύπτει όταν κάποιο σώμα καταλαμβάνει χώρο μέσα σε ένα υγρό. Αυτή η δύναμη εξαρτάται αποκλειστικά από το όγκος υγρού που μετατοπίστηκε, καθώς πυκνότητα υγρού και τοπικό βάρος. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, ας δούμε τον τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του συντελεστή της πλευστικής δύναμης:
ΚΑΙ - ώθηση (N)
ρε - πυκνότητα υγρού (kg / m³)
Β - όγκος βυθισμένου σώματος ή μετατοπισμένος όγκος υγρού (m³)
Πριν προχωρήσουμε περαιτέρω με μερικά παραδείγματα ώθησης, θα εξηγήσουμε καθένα από αυτά
μεγαλοπρεπήεμπλεγμένος στον υπολογισμό της ώσης. Αν θέλετε να μπείτε πιο βαθιά στο θέμα, σας προτείνουμε να δείτε το κείμενό μας Υδροστατική. Σε αυτό το άρθρο, θα βρείτε μια περίληψη όλων όσων είναι πιο σημαντικές για αυτόν τον τομέα σπουδών στη φυσική.Κοίταεπίσης: Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα κύματα
ώθηση (Ε)
η ώθηση είναι διάνυσμα, επομένως, για να κάνουμε υπολογισμούς με αυτό το μέγεθος, είναι απαραίτητο να εφαρμόσουμε το διάνυσμα κανόνες προσθήκης. Επιπλέον, επειδή είναι δύναμη, η επίλυση πιο περίπλοκων ασκήσεων απαιτεί, τελικά, να εφαρμόσουμε το Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, που ισχυρίζεται ότι η καθαρή δύναμη σε ένα σώμα είναι ίση με το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης του.
Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει μια περίπτωση κατά την οποία ένα σώμα είναι εντελώς βυθισμένο σε ένα υγρό, καθώς το βάρος και η πλευστότητα ενεργούν. στην ίδια κατεύθυνση (κάθετη), αλλά σε αντίθετες κατευθύνσεις, η προκύπτουσα δύναμη μπορεί να υπολογιστεί με τη διαφορά του δύο:
Με το παρουσιαζόμενο σχήμα, είναι δυνατό να δούμε πώς ισορροπία float, δηλαδή, είναι δυνατόν να γνωρίζουμε εάν ένα σώμα θα βυθιστεί ή θα παραμείνει επιπλέει:
- Εάν το βάρος του σώματος είναι μεγαλύτερο από την ώθηση που ασκείται από το υγρό, το αντικείμενο θα βυθιστεί.
- Εάν το βάρος του σώματος είναι ίσο με την ώθηση που ασκείται από το υγρό, το αντικείμενο θα παραμείνει σε ισορροπία.
- Εάν το σωματικό βάρος είναι μικρότερο από την ώθηση που ασκείται, το αντικείμενο θα επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού.
Κοίταεπίσης: Πώς συνέβαλε η Κβαντική Φυσική στην ανθρωπότητα;
Πυκνότητα υγρού (d)
Ο πυκνότητα, ή συγκεκριμένη μάζα του υγρού, αναφέρεται στο ποσότητα ύλης ανά μονάδα όγκου υγρού. Η πυκνότητα είναι ένα μεγαλείοαναρρίχηση, μετρούμενη στη μονάδα χιλιογράμμων ανά κυβικό μέτρο (kg / m³), σύμφωνα με το Διεθνές σύστημα μέτρησης (ΣΙ).
Ελέγξτε τον τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της πυκνότητας του σώματος παρακάτω:
Αρχικά, η πυκνότητα όλων των σωμάτων μετρήθηκε ως συνάρτηση της πυκνότητας καθαρού νερού, επομένως η πυκνότητα του νερού υπό κανονικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας (1 atm και 25 ° C) ορίζεται στο 1.000 kg / m³.
Παρόλο που χρησιμοποιούμε μονάδες SI για υπολογισμούς, είναι σύνηθες για την πυκνότητα υγρού εκφράζεται σε άλλες μονάδες, έτσι, στο παρακάτω σχήμα, παρουσιάζουμε ένα σχήμα που σχετίζεται στο κύριες μονάδες μέτρησης πυκνότητας και τις σχέσεις μεταξύ τους και της τυπικής ενότητας:
Στο σχήμα που παρατηρήθηκε, παρουσιάζουμε τις πιο κοινές μονάδες για την πυκνότητα υγρού, ωστόσο, μπορεί να συναντήσετε άλλες μονάδες, οπότε πρέπει να ξέρετε πώς να χρησιμοποιήσετε το προθέματα συστήματος διεθνούς μονάδαςκαθώς και εκτέλεση μετατροπές όγκου.
Κοίταεπίσης:Το κρύο νερό σας βοηθά να χάσετε βάρος;
Σοβαρότητα (g)
η βαρύτητα είναι η επιτάχυνση ότι η μάζα της Γης ασκεί σε όλα τα σώματα που είναι γύρω σου. Στο επίπεδο της θάλασσας, το βαρύτητα Το da Terra έχει ένταση 9,81 m / s², ωστόσο, οι περισσότερες ασκήσεις χρησιμοποιούν αυτό το μέτρο στρογγυλεμένο σε 10 m / s², θυμηθείτε να κάνετε χρήση της βαρύτητας όπως απαιτείται από τη δήλωση του άσκηση.
Μετατοπισμένος όγκος υγρού ή όγκος σώματος (V)
Το μέγεθος του όγκου που περιέχεται στον τύπο ώθησης σχετίζεται με την ποσότητα ο όγκος του σώματος είναι ενσωματωμένος στο υγρό, ή, προς μετατοπισμένος όγκος υγρού. Ο όγκος του εν λόγω σώματος πρέπει να μετρηθεί σε κυβικά μέτρα (m³).
Αρχή του Αρχιμήδη
Σύμφωνα με εικασίες, το Αρχή του Αρχιμήδη αναπτύχθηκε όταν, μια μέρα, ο Έλληνας μαθηματικός συνειδητοποίησε ότι όταν μπήκε στην μπανιέρα του γεμάτη νερό, μια μεγάλη ποσότητα υγρού πέφτει από την μπανιέρα - τον ίδιο όγκο που καταλάβατε σώμα. Μετά από αυτήν την παρατήρηση, ο Αρχιμήδης κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η μάζα και, κατά συνέπεια, το βάρος του νερού που έπεσε από την μπανιέρα δεν ήταν ίσο με το βάρος και τη μάζα του και ότι αυτή η διαφορά θα εξηγούσε γιατί τα σώματα επιπλέουν.
Στη συνέχεια αναφέρεται ότι:
«Όταν οποιοδήποτε σώμα εισάγεται μέσα σε ένα υγρό, μια κάθετη και ανοδική δύναμη αυξάνεται στο σώμα. Αυτή η δύναμη είναι ίση με το βάρος του εκτοπισμένου υγρού "
περιπτώσεις διακύμανσης
Είναι δυνατόν να συγκριθούν οι πυκνότητες του υγρού και του βυθισμένου σώματος για να προβλεφθεί εάν αυτό το σώμα θα βυθιστεί, θα επιπλέει ή μείνε μέσα ισορροπία. Ας δούμε αυτές τις καταστάσεις:
→ βυθισμένο σώμα: Εάν το αντικείμενο βυθιστεί στο υγρό βυθίζεται, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι είναι η πυκνότητα είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα υγρού, ομοίως, λέμε ότι το βάρος του είναι μεγαλύτερο από την ώθηση που ασκείται από το υγρό.
→ Σώμα σε ισορροπία: Εάν ένα σώμα τοποθετημένο πάνω σε ένα υγρό παραμένει σε ισορροπία, δηλαδή σταματήσει, μπορούμε να το πούμε αυτό οι πυκνότητες σώματος και υγρών είναι ίσες, καθώς και το βάρος και την ώση του.
→ Πλωτό σώμα: όταν ένα σώμα επιπλέει, εάν χαλαρώσει μέσα σε ένα υγρό, η ώθηση που ασκείται πάνω του είναι μεγαλύτερη από το βάρος του, έτσι μπορούμε να πούμε ότι το η πυκνότητα αυτού του σώματος είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού όπου βρίσκεται.
Δείτε επίσης: Μπορεί η χρήση κινητού τηλεφώνου να βλάπτει συνεχώς την υγεία σας; Ανακάλυψέ το!
φαινόμενο βάρος
Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι ορισμένα σώματα φαίνονται ελαφρύτερα από ό, τι στην πραγματικότητα αν τοποθετηθούν στο νερό. Αυτό συμβαίνει επειδή, όταν βυθίζεται, εκτός από το βάρος, έχουμε το πλευστότητα ηθοποιία. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο δυνάμεων είναι γνωστή ως το φαινόμενο βάρος.
Σημειώστε ότι εάν το βάρος και η ώθηση έχουν το ίδιο μέγεθος, το φαινόμενο βάρος του σώματος θα είναι μηδενικό, δηλαδή, σε αυτήν την κατάσταση, είναι σαν το αντικείμενο να μην έχει καθόλου βάρος και επομένως, θα είναι σταμάτησε για το υγρό.
Παραδείγματα πλευστότητας
Δείτε μερικά παραδείγματα καταστάσεων στις οποίες υπάρχει εκφραστική απόδοση της πλευστικής δύναμης:
- Επειδή είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό, ο πάγος τείνει να επιπλέει.
- Οι υδρατμοί και ο ζεστός αέρας τείνουν να αυξάνονται, καθώς όταν είναι θερμότεροι, καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο, κάνοντας την πυκνότητά τους μικρότερη από αυτήν του κρύου αέρα.
- Οι φυσαλίδες σαμπάνιας αποτελούνται από διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι αέριο πολλές φορές λιγότερο πυκνό από το νερό, οπότε όταν ανοίγετε ένα μπουκάλι σαμπάνιας, αυτές οι φυσαλίδες αποβάλλονται βίαια από το υγρό.
- Τα μπαλόνια με πλωτά πάρτι το κάνουν λόγω της πλευστότητας του ατμοσφαιρικού αέρα, καθώς είναι γεμάτα με αέρια που είναι λιγότερο πυκνά από το ατμοσφαιρικό αέριο, όπως το αέριο ήλιο.
λύσεις ασκήσεις
Ερώτηση 1-(Enem 2011) Σε ένα πείραμα που πραγματοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της πυκνότητας του νερού σε μια λίμνη, ορισμένα υλικά χρησιμοποιήθηκαν σύμφωνα με εικονογραφημένο: δυναμόμετρο D με διαβάθμιση από 0 N έως 50 N και τεράστιο, ομοιογενή κύβο με ακμή 10 cm και 3 kg μάζας. Αρχικά, ελέγχθηκε η βαθμονόμηση του δυναμόμετρου, επαληθεύοντας μια ένδειξη 30 Ν όταν ο κύβος συνδέθηκε με το δυναμόμετρο και αιωρήθηκε στον αέρα. Βυθίζοντας τον κύβο στο νερό της λίμνης, έως ότου ο μισός όγκος του βυθίστηκε, η ένδειξη των 24 Ν καταγράφηκε στο δυναμόμετρο.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η επιτάχυνση της τοπικής βαρύτητας είναι 10 m / s², η πυκνότητα νερού της λίμνης, σε kg / m³, είναι:
α) 0.6
β) 1.2
γ) 1.5
δ) 2.4
ε) 4.8
Ανάλυση
Εναλλακτική β.
Πρώτον, είναι απαραίτητο να συνειδητοποιήσουμε ότι η διαφορά στο «βάρος» που καταγράφεται στο δυναμόμετρο αναφέρεται στην πλευστή δύναμη που ασκείται από το νερό της λίμνης, η οποία, στην περίπτωση αυτή, ήταν ίση με 6 Ν. Μετά από αυτό, μπορούμε να εφαρμόσουμε τον τύπο πλευστότητας, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που παρέχονται από την άσκηση, παρατηρώντας τον υπολογισμό:
Για να κάνουμε τον παραπάνω υπολογισμό, έπρεπε να μετατρέψουμε τον όγκο του κύβου, σε κυβικά εκατοστά, σε κυβικά μέτρα.
Ερώτηση 2 -(Enem 2010) Κατά τη διάρκεια των κατασκευαστικών εργασιών σε ένα κλαμπ, μια ομάδα εργαζομένων έπρεπε να αφαιρέσει ένα τεράστιο σίδερο γλυπτό τοποθετημένο στο κάτω μέρος μιας κενής πισίνας. Πέντε εργάτες έδεσαν σχοινιά στο γλυπτό και προσπάθησαν να το ανεβάσουν, χωρίς επιτυχία. Εάν η πισίνα είναι γεμάτη με νερό, θα είναι ευκολότερο για τους εργαζόμενους να αφαιρέσουν το γλυπτό καθώς:
α) το γλυπτό θα επιπλέει. Με αυτόν τον τρόπο, οι άντρες δεν θα χρειαστεί να τεντωθούν για να αφαιρέσουν το γλυπτό από το κάτω μέρος.
β) το γλυπτό θα είναι ελαφρύτερο σε βάρος. Με αυτόν τον τρόπο, η ένταση της δύναμης που απαιτείται για την ανύψωση του γλυπτού θα είναι χαμηλότερη.
γ) το νερό θα ασκήσει δύναμη στο γλυπτό ανάλογο με τη μάζα του και προς τα πάνω. Αυτή η δύναμη θα προστεθεί στη δύναμη που χρησιμοποιούν οι εργάτες για να ακυρώσουν τη δράση της δύναμης βάρους του γλυπτού.
δ) το νερό θα ασκήσει μια πτωτική δύναμη στο γλυπτό και θα λάβει μια ανοδική δύναμη από το δάπεδο της πισίνας. Αυτή η δύναμη θα βοηθήσει στην εξουδετέρωση της δράσης της δύναμης βάρους στο γλυπτό.
ε) το νερό θα ασκήσει δύναμη στο γλυπτό ανάλογο με τον όγκο του και προς τα πάνω. Αυτή η δύναμη θα προσθέσει στη δύναμη που ασκούν οι εργάτες και μπορεί να οδηγήσει σε μια ανοδική δύναμη μεγαλύτερη από το βάρος του γλυπτού.
Ανάλυση
Εναλλακτική e. Όταν η πισίνα είναι γεμάτη νερό, η πλευστή δύναμη θα ενεργήσει πάνω της, στην κατακόρυφη και προς τα πάνω κατεύθυνση, οπότε θα είναι "ελαφρύτερη" και θα αφαιρείται πιο εύκολα από το κάτω μέρος της πισίνας.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
