ფლოტიანობა: რა არის ეს, ფორმულა, არქიმედეს პრინციპი

ო აყვავება არის ძალა, რომელიც მოქმედებს ნაწილობრივ ან მთლიანად ჩაფლულ ობიექტებზე სითხეები, როგორც ჰაერი და წყალი. ბიძგი არისვექტორული სიდიადეიქ, გაზომეთ ნიუტონი, რომელიც ყოველთვის მიუთითებს იმაზე იგივემიმართულება და გრძნობასაწინააღმდეგო ჩაძირული სხეულის წონამდე. არქიმედეს პრინციპის თანახმად, სხეულზე გამავალ ძალას აქვს სიდიდის ტოლი წონა სითხის, რომელიც გადაადგილებულია სხეულის ჩაძირვის გამო.

შეხედეასევე: პასკალის თეორემა და ჰიდრავლიკური დგუშების ფუნქციონირება

thrust- ის განმარტება

ბიძგი არის ძალა ეს წარმოიქმნება, როდესაც ზოგიერთ სხეულს სითხის შიგნით იკავებს სივრცეში. ასეთი ძალა დამოკიდებულია მხოლოდ იმაზე სითხის მოცულობა, რომელიც გადაადგილდა, ისევე, როგორც სითხის სიმკვრივე და ადგილობრივი სიმძიმე. ამ ინფორმაციის საფუძველზე, მოდით ვნახოთ ფორმულა, რომელიც გამოიყენება გამაძლიერებელი ძალის მოდულის გამოსათვლელად:

და - thrust (N)
დ - სითხის სიმკვრივე (კგ / მ 2)
ვ - სხეულში ჩაძირული მოცულობა ან გადაადგილებული სითხის მოცულობა (მ 2)

სანამ კიდევ უფრო წავალთ thrust- ის რამდენიმე მაგალითზე, ჩვენ ავუხსნით თითოეულ მათგანს

სიდიადეჩართული ბიძგის გაანგარიშებაში. თუ გსურთ საკითხის სიღრმეში შესვლა, ჩვენ გირჩევთ გაეცნოთ ჩვენს ტექსტს ჰიდროსტატიკა. ამ სტატიაში ნახავთ ყველაფრის მიმოხილვას, რაც ყველაზე მნიშვნელოვანია ფიზიკის შესწავლის ამ დარგისთვის.

შეხედეასევე: ყველაფერი რაც უნდა იცოდეთ ტალღების შესახებ

• thrust (E)

ბიძგი არის ვექტორიამრიგად, ამ სიდიდის გამოთვლების გასაკეთებლად აუცილებელია, რომ გამოვიყენოთ ვექტორული დამატების წესები. უფრო მეტიც, რადგან ეს არის ა ძალა, უფრო რთული სავარჯიშოების გადაწყვეტა მოითხოვს, რომ საბოლოოდ, ჩვენ გამოვიყენოთ ნიუტონის მეორე კანონი, რომელიც ირწმუნება, რომ სხეულზე წმინდა ძალა მისი მასისა და აჩქარების პროდუქტის ტოლია.

ქვემოთ მოცემული სურათი გვიჩვენებს იმ შემთხვევას, როდესაც სხეული მთლიანად ჩაფლულია სითხეში, რადგან მოქმედებს წონა და ცვალებადობა. იმავე მიმართულებით (ვერტიკალური), მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით, შედეგად მიღებული ძალა შეიძლება გამოითვალოს სხვაობით ორი:

ფიგურაში განსხვავება წონასა და ბიძგს შორის იძლევა წმინდა ძალას.

წარმოდგენილი სქემიდან ჩანს, თუ როგორ float ბალანსი, ეს არის ის, რომ შესაძლებელია იცოდეთ სხეული ჩაიძირება თუ გაჩერდება:

• თუ სხეულის წონა უფრო მეტია, ვიდრე სითხის მოქმედება, ობიექტი ჩაიძირება;
• თუ სხეულის წონა ტოლია სითხის მიერ განხორციელებული ბიძგისა, ობიექტი წონასწორობაში დარჩება;
• თუ სხეულის წონა ნაკლებია, ვიდრე დატვირთული, ობიექტი მოძრაობს სითხის ზედაპირზე.

შეხედეასევე: როგორ შეუწყო ხელი კვანტურ ფიზიკას კაცობრიობაში?

• სითხის სიმკვრივე (დ)

სიმკვრივე, ან სითხის სპეციფიკური მასა, ეხება ნივთიერების რაოდენობა სითხის მოცულობის ერთეულზე. სიმჭიდროვე არის ა სიდიადეასვლა, იზომება კილოგრამის ერთეულად კუბურ მეტრზე (კგ / მ³), შესაბამისად გაზომვის საერთაშორისო სისტემა (SI)

შეამოწმეთ ქვემოთ მოცემული სხეულის სიმკვრივის გამოსათვლელი ფორმულა:

თავდაპირველად, ყველა სხეულის სიმკვრივე იზომება როგორც სუფთა წყლის სიმკვრივის ფუნქცია, ამიტომ წყლის სიმკვრივე წნევისა და ტემპერატურის ნორმალურ პირობებში (1 ატმოსფერო და 25 ° C) განისაზღვრება 1000 კგ / მ³.

მიუხედავად იმისა, რომ გამოთვლებისთვის ვიყენებთ SI ერთეულებს, ეს ჩვეულებრივია სითხის სიმკვრივისთვის გამოხატულია სხვა ერთეულებში, ამიტომ ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში წარმოგიდგენთ სქემას, რომელიც ეხება საათზე ძირითადი სიმკვრივის საზომი ერთეულები მათსა და სტანდარტულ განყოფილებას შორის ურთიერთობები:

სქემის მიხედვით, 1000 კგ / მ³ უდრის 1 კგ / ლ და 1 გ / სმ³.

დაფიქსირებულ ფიგურაში წარმოგიდგენთ სითხის სიმკვრივის ყველაზე გავრცელებულ ერთეულებს, თუმცა, შეიძლება სხვა დანაყოფებს წააწყდეთ, ამ შემთხვევაში უნდა იცოდეთ როგორ გამოიყენოთ ეს საერთაშორისო ერთეულის სისტემის პრეფიქსიასევე შეასრულოს ტომის გადაქცევა.

შეხედეასევე:ცივი წყალი დაგეხმარებათ წონის დაკლებაში?

• სიმძიმე (გ)

გრავიტაცია არის აჩქარება რომ დედამიწის მასა ახდენს ყველა სხეულს შენს გარშემო რომ არიან. ზღვის დონეზე სიმძიმის da Terra- ს ინტენსივობაა 9,81 მ / წმ, თუმცა, სავარჯიშოების უმეტესობა იყენებს ამ ზომას მრგვალდება 10 მ / წმ-მდე, გახსოვდეთ, რომ გამოიყენოთ სიმძიმე, როგორც ამას მოითხოვს ფორმულირება ვარჯიში.

• გადაადგილებული სითხის მოცულობა ან სხეულის მოცულობა (V)

მოცულობის სიდიდე, რომელიც შეიცავს ბიძგის ფორმულას, უკავშირდება თანხის ოდენობას სხეულის მოცულობა ჩადებულია სითხეში, ან, რომ გადაადგილებული სითხის მოცულობა. მოცემული სხეულის მოცულობა უნდა შეფასდეს კუბურ მეტრში (მ 2).

არქიმედეს პრინციპი

სპეკულაციის თანახმად, არქიმედეს პრინციპი განვითარდა, როდესაც ერთ დღეს ბერძენი მათემატიკოსი მიხვდა, რომ როდესაც იგი სავსე იყო მის აბაზანაში წყალი, დიდი რაოდენობით სითხე ჩამოდის აბაზანიდან - იგივე მოცულობა, რომელიც თქვენს მიერ იყო დაკავებული სხეული ამ დაკვირვების შემდეგ, არქიმედემ დაასკვნა, რომ მასა და, შესაბამისად, წყლის წონა აბანოდან არ იყო ტოლი მისი წონისა და მასისა და რომ ეს განსხვავება ხსნიდა რატომ ცურავს სხეულები.

შემდეგ ნათქვამია, რომ:

”ნებისმიერი სითხის სითხეში შეყვანისას სხეულზე ჩნდება ვერტიკალური და ზევით გამაძლიერებელი ძალა. ეს ძალა ტოლია გადაადგილებული სითხის წონაში "

რყევების შემთხვევები

შესაძლებელია სითხისა და ჩაძირული სხეულის სიმკვრივის შედარება, იმის პროგნოზირებისთვის, არის თუ არა ეს სხეული ჩაიძირება, ათწილადი ან დარჩი ბალანსი. მოდით გადავხედოთ ამ სიტუაციებს:

→ იძირება სხეული: თუ სითხეში ჩაძირული ობიექტი იძირება, შეიძლება დავასკვნათ, რომ მისი სიმკვრივე სითხის სიმკვრივეზე მეტია, ანალოგიურად, ჩვენ ვამბობთ, რომ მისი წონა უფრო მეტია, ვიდრე სითხის მოქმედება.

→ წონასწორობა: თუ სითხეში მოთავსებული სხეული წონასწორობაში რჩება, ანუ გაჩერებულია, ამის თქმა შეგვიძლია სხეულისა და სითხის სიმკვრივე ტოლია, ისევე როგორც მისი წონა და thrust.

→ მცურავი სხეული: როდესაც სხეული ცურავს, თუ სითხის შიგნით შესუსტდა, მასზე მოქმედი ბიძგი აღემატება მის წონას, ამიტომ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ამ სხეულის სიმკვრივე ნაკლებია სითხის სიმკვრივეზე სადაც ის აღმოჩნდება.

იხილეთ აგრეთვე: მობილური ტელეფონის გამოყენებამ შეიძლება ზიანი მიაყენოს თქვენს ჯანმრთელობას? გაარკვიე!

აშკარა წონა

ალბათ შენიშნეთ, რომ ზოგი სხეული უფრო მსუბუქად გამოიყურება, ვიდრე სინამდვილეშია, წყალში მოთავსების შემთხვევაში. ეს იმიტომ ხდება, რომ, როდესაც ვიძირებით, წონის გარდა, ჩვენ გვაქვს აყვავება მოქმედი. განსხვავება ამ ორ ძალას შორის ცნობილია როგორც აშკარა წონა.

გაითვალისწინეთ, რომ თუ წონას და ბიძგს აქვს იგივე სიდიდე, სხეულის აშკარა წონა იქნება ნულოვანი, ანუ ამ მდგომარეობაში, თითქოს ობიექტს წონა საერთოდ არ აქვს და, შეჩერდა სითხის შესახებ.

ფლოვანობის მაგალითები

გაეცანით სიტუაციების რამდენიმე მაგალითს, როდესაც არსებობს გამაძლიერებელი ძალის ექსპრესიული მოქმედება:

• იმის გამო, რომ იგი ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე თხევადი წყალი, ყინული მიცურავს;
• წყლის ორთქლი და ცხელი ჰაერი იზრდება, რადგან როდესაც ისინი უფრო ცხელი არიან, ისინი უფრო მეტ ადგილს იკავებენ, რის შედეგადაც მათი სიმკვრივე ნაკლებია, ვიდრე ცივი ჰაერის;
• შამპანური ბუშტები შედგება ნახშირორჟანგი, რომელიც გაზი მრავალჯერ ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე წყალი, ამიტომ შამპანურის ბოთლის გახსნისას ეს ბუშტები ძალადობით გამოიდევნება სითხიდან;
• მცურავი წვეულების საჰაერო ხომალდები ამას ატმოსფერული ჰაერის აყვავების გამო აკეთებენ, რადგან ისინი სავსეა ატმოსფერული გაზით ნაკლებად მკვრივი გაზებით, მაგალითად ჰელიუმის გაზით.

ამოხსნილი სავარჯიშოები

Კითხვა 1-(Enem 2011)  ტბაში წყლის სიმკვრივის დასადგენად ჩატარებულ ექსპერიმენტში გამოყენებული იქნა ზოგიერთი მასალა ილუსტრირებულია: დინამომეტრი D 0 დამთავრებით 0 N 50 N და მასიური და ჰომოგენური კუბი 10 სმ პირით და 3 კგ მასით. თავდაპირველად, შემოწმდა დინამომეტრის დაკალიბრება, გადამოწმდა 30 N კითხვის მაჩვენებელი, როდესაც კუბი დინამომეტრზე იყო მიმაგრებული და ჰაერში იჩერებოდა. კუბის ტბის წყალში ჩაძირვით, სანამ მისი მოცულობის ნახევარი არ ჩაიძირა, დინამომეტრზე ჩაიწერა 24 N– ის მაჩვენებელი.

იმის გათვალისწინებით, რომ ადგილობრივი სიმძიმის აჩქარებაა 10 მ / წმ, ტბის წყლის სიმკვრივე კგ / მ³-ში არის:

ა) 0.6
ბ) 1.2
გ) 1.5
დ) 2.4
ე) 4.8

რეზოლუცია

ალტერნატივა ბ.

პირველ რიგში, საჭიროა გააცნობიეროს, რომ დინამომეტრზე დაფიქსირებული "წონის" სხვაობა ეხება ტბის წყლის მიერ გატარებულ გამაძლიერებელ ძალას, რომელიც, ამ შემთხვევაში, 6 ნ უდრიდა. ამის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ფლოტის ფორმულა, სავარჯიშოებით გათვალისწინებული მონაცემების გამოყენებით, დავიცვათ გაანგარიშება:

იმისათვის, რომ გავაკეთოთ ზემოაღნიშნული გაანგარიშება, კუბის სანტიმეტრებში კუბის მოცულობად გადაკეთება კუბურ მეტრში.

კითხვა 2 -(Enem 2010) კლუბზე სამშენებლო სამუშაოების დროს, მშრომელთა ჯგუფს მოუწია მოხსნა რკინის მასიური ქანდაკება, რომელიც ცარიელი საცურაო აუზის ძირას იყო განთავსებული. ხუთმა მუშაკმა თოკები მიაბა ქანდაკებას და შეეცადა მის აწევას, წარმატების გარეშე. თუ აუზი წყლით არის სავსე, მუშებისთვის უფრო ადვილი იქნება სკულპტურის ამოღება:

ა) ქანდაკება float. ამ გზით მამაკაცებს არ დასჭირდებათ დაძაბვა, რომ ქანდაკება ქვევიდან ამოიღონ.
ბ) ქანდაკება უფრო მსუბუქი წონით იქნება.ამ გზით, ქანდაკების ასამაღლებლად საჭირო ძალის ინტენსივობა ნაკლები იქნება.
გ) წყალი მოახდენს ძალას ქანდაკებაზე მისი მასის პროპორციულად და ზემოთ. ეს ძალა დაემატება ძალას, რომელსაც მუშები იყენებენ სკულპტურის წონის ძალის მოქმედების გასაუქმებლად.
დ) წყალი ქანდაკებას დაღმავალ ძალას შეასრულებს და ის აუზის იატაკიდან აღმავალ ძალას მიიღებს. ეს ძალა ხელს შეუწყობს ქანდაკებაზე წონის ძალის მოქმედებას.
ე) წყალი მოახდენს ძალის მოქმედებას ქანდაკებაზე მისი მოცულობისა და ზემოთ. ეს ძალა დაემატება ძალას, რომელსაც მუშები ახორციელებენ და შეიძლება გამოიწვიოს მოწინავე ძალა, რომელიც აღემატება ქანდაკების წონას.

რეზოლუცია

ალტერნატივა ე. როდესაც აუზი სავსეა წყლით, მასზე მოქმედებს გამაძლიერებელი ძალა, ვერტიკალური და ზემოთ მიმართული მიმართულებით, ასე რომ ის იქნება „მსუბუქი“ და უფრო ადვილად მოიხსნება აუზის ფსკერიდან.

რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი