O felhajtóerő a részben vagy teljesen elmerült tárgyakra ható erő folyadékok, mint a levegő és a víz. A tolóerő avektor nagyságaott, mérjen be newtonok, amely mindig a azonosirány és a érzékszemben az elmerült test súlyára. Archimédész elve szerint a testre ható felhajtó erő nagysága egyenlő Súly a test bemerülése miatt kiszorított folyadéké.
Nézis: Pascal-tétel és a hidraulikus dugattyúk működése
a tolóerő meghatározása
A tolóerő a erő amely akkor keletkezik, amikor valamely test egy helyet foglal el egy folyadékban. Az ilyen erő kizárólag a kiszorított folyadék térfogata, továbbá a folyadék sűrűsége és a helyi gravitáció. Ezen információk alapján nézzük meg a felhajtóerő modulusának kiszámításához használt képletet:
ÉS - tolóerő (N)
d - folyadék sűrűsége (kg / m³)
V - testbe merített vagy kiszorított folyadék térfogata (m³)
Mielőtt továbbmennénk a tolóerő néhány példájával, elmagyarázzuk az alábbiakat nagyságokmagában foglal a tolóerő kiszámításakor. Ha szeretne mélyebben belemenni a témába, javasoljuk, hogy nézze meg a következő szöveget:
Hidrosztatika. Ebben a cikkben összefoglalót talál mindarról, ami a fizika ezen tanulmányterületének legfontosabb.Nézis: Minden, amit tudnod kell a hullámokról
tolóerő (E)
a tolóerő az vektorezért az ilyen nagyságrendű számítások elvégzéséhez szükséges a vektorösszeadási szabályok. Továbbá, mert ez a erő, a bonyolultabb gyakorlatok megoldása megköveteli, hogy végül alkalmazzuk a Newton második törvénye, amely azt állítja, hogy a testre ható nettó erő megegyezik tömegének és gyorsulásának szorzatával.
Az alábbi ábra azt az esetet szemlélteti, amikor a test teljesen elmerül egy folyadékban, mivel a súly és a felhajtóerő hat. ugyanabban az irányban (függőlegesen), de ellentétes irányban a kapott erő kiszámítható a különbséggel kettő:
A bemutatott séma alapján látható, hogy a úszó egyensúlyvagyis tudni lehet, hogy egy test lesüllyed vagy felszínen marad-e:
- Ha a test súlya nagyobb, mint a folyadék által kifejtett tolóerő, a tárgy elsüllyed;
- Ha a test súlya megegyezik a folyadék által kifejtett tolóerővel, a tárgy egyensúlyban marad;
- Ha a testtömeg kisebb, mint a kifejtett tolóerő, a tárgy lebeg a folyadék felszínén.
Nézis: Hogyan járult hozzá a kvantumfizika az emberiséghez?
Folyadék sűrűsége (d)
A sűrűség, vagy a folyadék fajsúlya a a folyadék térfogatára jutó anyagmennyiség. A sűrűség a nagyságmászik, kilogramm / köbméter (kg / m³) egységben mérve, a Nemzetközi mérőrendszer (SI).
Ellenőrizze az alábbi test sűrűségének kiszámításához használt képletet:
Eredetileg az összes test sűrűségét a tiszta víz sűrűségének függvényében mértük, így a víz sűrűségét normál nyomás és hőmérséklet (1 atm és 25 ° C) körülményei között 1.000 kg / m³.
Bár a számításokhoz SI egységeket használunk, a folyadék sűrűségére jellemző más egységekben fejeződik ki, így az alábbi ábrán egy összefüggő sémát mutatunk be nál nél fő sűrűségmérő egységek és a köztük lévő kapcsolatok a standard egységgel:
A megfigyelt ábrán a folyadék sűrűségének leggyakoribb egységeit mutatjuk be, azonban más egységekkel is találkozhat, ebben az esetben tudnia kell, hogyan kell használni a nemzetközi egységrendszer előtagokvalamint előadni kötet konverziók.
Nézis:A hideg víz segít a fogyásban?
Súlyosság (g)
a gravitáció az gyorsulás hogy a Föld tömege minden testet kifejt amelyek körülötted vannak. Tengerszinten a gravitáció A da Terra intenzitása 9,81 m / s², azonban a legtöbb gyakorlat ezt az intézkedést alkalmazza 10 m / s²-re kerekítve, ne felejtse el használni a gravitációt, ahogy azt a gyakorlat.
Kiszorított folyadék vagy testtérfogat (V)
A tolóerő képletében szereplő térfogat nagysága összefügg a mennyiséggel a test térfogata beágyazódik a folyadékba, vagy, hogy kiszorított folyadék térfogata. A szóban forgó test térfogatát köbméterben (m³) kell megmérni.
Archimédész elve
A spekulációk szerint a Archimédész elve akkor fejlesztették ki, amikor egy napon a görög matematikus rájött, hogy amikor bejutott a fürdőkádjába víz, nagy mennyiségű folyadék esik ki a fürdőkádból - ugyanolyan mennyiségű, mint amit a test. E megfigyelés után Archimédész arra a következtetésre jutott, hogy a fürdőkádból lehullott víz tömege és következésképpen súlya nem egyenlő a tömegével és tömegével, és hogy ez a különbség megmagyarázza a miért lebegnek a testek.
Ezután kijelentik, hogy:
„Bármely test beillesztése egy folyadékba függőleges és felfelé irányuló felhajtó erővel hat a testre. Ez az erő megegyezik a kiszorított folyadék tömegével "
Úszó tokok
Összehasonlítani lehet a folyadék és az elmerült test sűrűségét annak előrejelzése érdekében, hogy ez a test elsüllyed, lebegni fog vagy bent maradni egyensúly. Nézzük meg ezeket a helyzeteket:
→ süllyedő test: ha a folyadékba merített tárgy elsüllyed, arra lehet következtetni, hogy annak a sűrűség nagyobb, mint a folyadék sűrűségehasonlóan azt mondjuk, hogy súlya nagyobb, mint a folyadék által kifejtett tolóerő.
→ Test egyensúlyban: ha egy folyadékra helyezett test egyensúlyban marad, vagyis álló helyzetben van, akkor azt mondhatjuk a test és a folyadék sűrűsége egyenlő, valamint súlya és tolóereje.
→ Úszó test: amikor egy test lebeg, ha folyadékba engedik, a rá ható erő nagyobb, mint a súlya, így azt mondhatjuk, hogy a ennek a testnek a sűrűsége kisebb, mint a folyadék sűrűsége hol találja magát.
Lásd még: Károsíthatja-e egészségét a mobiltelefon állandó használata? Találd ki!
látszólagos súly
Valószínűleg észrevette, hogy egyes testek könnyebben néznek ki, mint valójában, ha a vízbe teszik. Ugyanis merüléskor a súly mellett megvan a felhajtóerő ható. A két erő közötti különbséget látszólagos súlynak nevezik.
Vegye figyelembe, hogy ha a tömeg és a tolóerő azonos nagyságú, a test látszólagos súlya nulla lesz, vagyis ebben az állapotban olyan, mintha az objektumnak egyáltalán nem lenne súlya, ezért megállt a folyadékról.
Példák a felhajtóerőre
Nézzen meg néhány példát azokra a helyzetekre, amikor a felhajtó erő kifejező teljesítményt nyújt:
- Mivel kevésbé sűrű, mint a folyékony víz, a jég hajlamos lebegni;
- A vízgőz és a forró levegő hajlamos emelkedni, mivel ha forróbbak, akkor több helyet foglalnak el, sűrűségük kisebb lesz, mint a hideg levegőé;
- Pezsgőbuborékok állnak szén-dioxid, amely sokszor kevésbé sűrű gáz, mint a víz, ezért amikor kinyit egy üveg pezsgőt, ezeket a buborékokat erőszakosan kiszorítják a folyadékból;
- Az úszó parti léggömbök ezt a légköri levegő felhajtóereje miatt teszik, mivel a légköri gáznál kevésbé sűrű gázokkal, például héliumgázzal vannak feltöltve.
megoldott gyakorlatok
1. kérdés-(Enem 2011) Egy tó víz sűrűségének meghatározására irányuló kísérletben néhány anyagot a következők szerint használtak fel szemléltetve: 0 N és 50 N közötti beosztású D fékpad, valamint 10 cm szélességű és 3 kg tömegű masszív és homogén kocka. Kezdetben a fékpad kalibrálását ellenőrizték, 30 N értéket igazolva, amikor a kockát a fékpadhoz rögzítették és a levegőben felfüggesztették. A kockát a tó vizébe merítve, amíg a térfogatának a fele el nem merült, a próbapadon 24 N értéket rögzítettek.
Figyelembe véve, hogy a helyi gravitációs gyorsulás 10 m / s², a tó vízsűrűsége kg / m³-ben:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Felbontás
Alternatíva b.
Először is fel kell ismerni, hogy a fékpadon rögzített „súly” különbség a tó vize által kifejtett felhajtóerőre utal, amely ebben az esetben 6 N volt. Ezt követően alkalmazhatjuk a felhajtóképletet, a gyakorlat által szolgáltatott adatok felhasználásával figyeljük meg a számítást:
A fenti számítás elvégzéséhez át kellett alakítanunk a kocka térfogatát köbcentiméterben köbméterre.
2. kérdés -(Enem 2010) A klub építési munkálatai során egy munkáscsoportnak el kellett távolítania egy hatalmas vasszobrot, amelyet egy üres medence alján helyeztek el. Öt munkás kötelet kötött a szoborhoz, és megpróbálta felhúzni, sikertelenül. Ha a medence megtelt vízzel, a dolgozók könnyebben eltávolíthatják a szobrot, mivel:
a) szobor lebeg. Így a férfiaknak nem kell erőlködniük, hogy eltávolítsák a szobrot alulról.
b) a szobor súlya könnyebb, így a szobor felemeléséhez szükséges erő intenzitása kisebb lesz.
c) a víz tömegével arányosan és felfelé erőt fejt ki a szoborra. Ez az erő hozzáadódik ahhoz az erőhöz, amelyet a dolgozók a szobor súlyerejének visszavonására használnak.
d) a víz lefelé irányuló erőt fejt ki a szoborra, és felfelé irányuló erőt kap a medence padlójától. Ez az erő segít megsemmisíteni a szobor súlyerejének hatását.
e) a víz térfogatával arányosan és felfelé erőt fejt ki a szoborra. Ez az erő hozzáadja a munkások által kifejtett erőt, és a szobor súlyánál nagyobb felfelé irányuló erőt eredményezhet.
Felbontás
Alternatív e. Amikor a medence meg van töltve vízzel, a felhajtó erő függőleges és felfelé irányuló irányban hat rá, így „könnyebb” lesz, és könnyebben eltávolítható a medence aljától.
Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
