הדחף הוא לכפות נוזל המופעל על גוף שקוע. לכוח זה יש כיוון אנכי וכיוון כלפי מעלה והוא תואם את משקל נפח הנוזל שנעקר על ידי האובייקט.
קיומו של כוח זה מסביר את תנודות הגופים במים, כמו קרחונים גדולים או ספינות, וגם את התחושה שאובייקטים במים נראים קלים מכפי שהם באמת.
תופעה זו הוסברה לראשונה על ידי הפיזיקאי היווני ארכימדס (287 לפני הספירה. C - 212 א. ג), שהוזמן על ידי המלך לבדוק אם כתרו עשוי זהב טהור או שעורבו בו אלמנטים אחרים. מסיבה זו, דחף נקרא גם עקרון ארכימדס.
ראה את ההצהרה של עיקרון זה:
כל גוף השקוע בנוזל חווה כוח הנקרא ציפה, המתאים למשקל נפח הנוזל העקור.
על פי כמה סיפורים, ארכימדס התרחץ כשהגיע למסקנה שהמים מפעילים כוח על גופו. עם אמירתו זו, הפיזיקאי עבר בצרחות ברחובות "יוריקה, יוריקה!", שפירושו ביוונית "התגלה".
לדעת יותר על יוריקה.
איך קורה הדחף?
כאשר גוף שקוע, נוזל מפעיל עליו לחץ. הלחץ המופעל על הקרקעית תמיד יהיה גדול יותר מהלחץ המופעל על החלק העליון, מכיוון שככל שעומק גדול יותר כך הלחץ גדול יותר. ראה את התמונה למטה:
אז אנחנו חייבים דחף הוא תוצאה של הפרש הלחץ בין החלק התחתון לחלקו העליון של האובייקט. וזה קורה מלמטה למעלה בגלל הלחץ המוגבר בתחתית האובייקט השקוע.
נוסחת דחף
ערך הדחף יהיה שווה למשקל נפח הנוזל העקור, כלומר:
E = PDES
בהתחשב בכך שמשקל שווה לתוצר של מסה וכוח משיכה (P = מ"ג), יש לנו:
E = mDES. ז
הצפיפות היא היחס בין מסה לנפח (d = m / v), נוסחת הציפה היא:
E = דF. וDES. ז
איפה:
- E = דחף
- דF = צפיפות נוזלים (ק"ג / מ ')3)
- וFD = נפח נוזל העקור (מ '3)
- g = תאוצה של כוח המשיכה (m / s2)
מנוסחה זו אנו יכולים להסיק כי הציפה תלויה בצפיפות הנוזל, בנפח ה נוזל העקור ובהאצה עקב כוח המשיכה.
למרות שהלחץ גדול יותר ככל שהעומק גדל, הציפה לא עולה ככל שהאובייקט מתרחק לתחתית, זאת מכיוון שהלחץ על החלק התחתון ועל החלק העליון של האובייקט עולה באותה מידה.
גם להבין מה הם מדידות נפח.
משקל לכאורה
כאשר גוף שקוע בנוזל, ישנם שני כוחות הפועלים עליו: משקל וציפה. משקל הוא כוח המופעל אנכית ומלמעלה למטה. ציפה היא הכוח המופעל אנכית מלמטה למעלה.
הפעולה של שני כוחות אלה גורמת למשקל של גוף שקוע בנוזל להיראות קטן יותר, שאנו מכנים משקל לכאורה. המשקל לכאורה מחושב על ידי הפחתת הדחף מהמשקל בפועל:
פה = P - E
גופים צפים
צפיפות היא המאפיין המאפשר לגופים לצוף או לשקוע, ראה את האפשרויות:
- צפיפות גוף גדולה מצפיפות נוזלים: הגוף ישקע.
- צפיפות גוף פחות מצפיפות נוזלים: הגוף יצוף.
- צפיפות גוף שווה לצפיפות הנוזל: הגוף שקוע ובאיזון.
הערה: חשוב לציין כי ציפה תלויה בצפיפות נוזלים ולא בצפיפות עצמים.
לדעת יותר על צְפִיפוּת.
קרחונים
התנודות של קרחונים היא תופעה מעניינת להבין את הצפיפות השונה. קרח צף על מים בגלל צפיפותו הנמוכה יותר מאשר מים נוזליים. במצב נוזלי צפיפות מי הים היא 1.03 ק"ג / ליטר והקרח הוא 0.92 ק"ג / ליטר.
מכיוון שההבדל בין צפיפויות קטן, רוב הקרחון נותר שקוע, רק כ -10% מגופו נמצא מחוץ למים.
ראה גם את המשמעות של חוקי ניוטון, כוח ו קַרחוֹן.
