영형 부력 부분적으로 또는 완전히 잠긴 물체에 작용하는 힘입니다. 유체, 공기와 물처럼. 추력은벡터 위대함그곳에, 측정 뉴턴, 항상 같은방향 그리고 감각반대말 잠긴 몸의 무게에. 아르키메데스의 원리에 따르면, 신체의 부력은 다음과 같은 크기를 갖습니다. 무게 몸의 침수로 인해 옮겨진 유체의.
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추력의 정의
추력은 힘 일부 신체가 유체 내 공간을 차지할 때 발생합니다. 이러한 힘은 전적으로 대체 된 유체의 양, 만큼 잘 유체 밀도 및 국부 중력. 이 정보를 바탕으로 부력의 계수를 계산하는 데 사용되는 공식을 살펴 보겠습니다.
과 – 추력 (N)
디 – 유체 밀도 (kg / m³)
V – 몸에 잠긴 체적 또는 변위 된 체적 (m³)
추력의 몇 가지 예를 더 자세히 알아보기 전에 각 추력에 대해 설명하겠습니다. 위대함뒤얽힌 추력 계산에서. 주제에 대해 더 깊이 들어가고 싶다면 우리의 텍스트를 확인하는 것이 좋습니다. 정역학. 이 기사에서는 물리학 연구 분야에서 가장 중요한 모든 것에 대한 개요를 찾을 수 있습니다.
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추력 (E)
추력은 벡터따라서이 크기로 계산하려면 다음을 적용해야합니다. 벡터 덧셈 규칙. 또한 힘, 더 복잡한 운동의 해결을 위해서는 결국 우리는 뉴턴의 제 2 법칙, 신체에 대한 순 힘이 질량과 가속도의 곱과 같다고 주장합니다.
다음 그림은 무게와 부력이 작용하여 신체가 액체에 완전히 잠긴 경우를 보여줍니다. 같은 방향 (수직)이지만 반대 방향에서는 결과적인 힘은 두:
제시된 계획에 따라 플로트 밸런스즉, 신체가 가라 앉을 것인지 물에 남아있을 것인지 알 수 있습니다.
- 몸무게가 유체가 가하는 추력보다 크면 물체가 가라 앉습니다.
- 몸의 무게가 유체가 가하는 추력과 같으면 물체는 균형을 유지합니다.
- 체중이 가해진 추력보다 적 으면 물체가 유체 표면에 떠 있습니다.
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유체 밀도 (d)
그만큼 밀도또는 유체의 특정 질량은 단위 체 적당 물질의 양. 밀도는 위대상승, 입방 미터당 킬로그램 (kg / m³) 단위로 측정됩니다. 국제 측정 시스템 (시).
아래 신체 밀도를 계산하는 데 사용 된 공식을 확인하십시오.
원래 모든 물체의 밀도는 순수한 물의 밀도의 함수로 측정되었으므로 정상적인 압력 및 온도 조건 (1 atm 및 25 ° C)에서 물의 밀도는 다음과 같이 정의됩니다. 1,000kg / m³.
SI 단위를 사용하여 계산하지만 유체 밀도에서는 일반적입니다. 다른 단위로 표시되므로 아래 그림에서 ...에서 주요 밀도 측정 단위 그리고 그들과 표준 단위 사이의 관계 :
관찰 된 그림에서는 유체 밀도에 대한 가장 일반적인 단위를 제시하지만 다른 유닛을 만날 수 있습니다.이 경우 사용 방법을 알아야합니다. 국제 단위 체계 접두사뿐만 아니라 수행 볼륨 전환.
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심각도 (g)
중력은 가속 지구의 질량이 모든 신체에 작용하는 당신 주위에 있습니다. 해수면에서 중량 da Terra의 강도는 9.81m / s²이지만 대부분의 운동에서는이 측정 값을 사용합니다. 10m / s²로 반올림 한 경우, 중력을 사용해야합니다. 운동.
변위 된 체적 또는 체적 (V)
추력 공식에 포함 된 부피의 크기는 체적은 체액에 포함되어 있습니다. 또는 변위 된 유체 부피. 해당 신체의 부피는 입방 미터 (m³)로 측정해야합니다.
아르키메데스의 원리
추측에 따르면 아르키메데스의 원리 어느 날 그리스 수학자가 욕조에 들어갔을 때 물, 많은 양의 액체가 욕조에서 떨어집니다. 신체. 이 관찰 후 아르키메데스는 질량과 결과적으로 욕조에서 떨어진 물의 무게가 그 무게와 질량과 같지 않으며이 차이가 시체가 떠 다니는 이유.
그런 다음 다음과 같이 명시됩니다.
“어떤 물체가 유체에 삽입되면 수직 및 상향 부력이 신체에 발생합니다. 이 힘은 대체 된 유체의 무게와 같습니다. "
변동 사례
체액과 수중 체의 밀도를 비교하여이 물체가 있는지 여부를 예측할 수 있습니다. 가라 앉을 것이다, 떠날 것이다 또는 머물러 밸런스. 다음 상황을 확인해 보겠습니다.
→ 침몰 바디: 액체에 잠긴 물체가 가라 앉으면 그 물체가 밀도가 유체 밀도보다 큽니다.유사하게, 우리는 그 무게가 유체가 가하는 추력보다 크다고 말합니다.
→ 균형 잡힌 몸: 유체 위에 놓인 물체가 평형 상태, 즉 고정 상태로 유지되면 다음과 같이 말할 수 있습니다. 체액 밀도는 동일합니다., 무게와 추력.
→ 플로팅 바디: 몸이 떠있을 때, 액체로 방출되면 몸에 가해지는 추력이 무게보다 크므로 우리는 다음과 같이 말할 수 있습니다. 이 몸의 밀도는 유체의 밀도보다 작습니다 그가 자신을 찾는 곳.
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겉보기 무게
물에 넣었을 때 실제보다 더 가벼워 보이는 시체가 있다는 것을 아마 눈치 챘을 것입니다. 물에 잠길 때 무게에 더해 부력 연기. 이 두 힘의 차이를 겉보기 무게라고합니다.
무게와 추력의 크기가 같으면 몸의 겉보기 무게는 null이됩니다. 즉, 이 상태에서 물체에 무게가 전혀없는 것처럼 보이기 때문에 중지 유체에 대해.
부력의 예
부력의 표현 성능이있는 상황의 몇 가지 예를 확인하십시오.
- 물보다 밀도가 낮기 때문에 얼음이 뜨는 경향이 있습니다.
- 수증기와 뜨거운 공기는 더 뜨거울 때 더 많은 공간을 차지하고 밀도가 차가운 공기보다 낮아지기 때문에 상승하는 경향이 있습니다.
- 샴페인 거품은 이산화탄소물보다 밀도가 몇 배나 낮은 가스이기 때문에 샴페인 한 병을 열면 이러한 거품이 액체에서 격렬하게 배출됩니다.
- 떠 다니는 파티 풍선은 헬륨 가스와 같은 대기 가스보다 밀도가 낮은 가스로 채워져 있기 때문에 대기의 부력 때문에 그렇게합니다.
해결 된 운동
질문 1-(Enem 2011) 호수의 물 밀도를 결정하기 위해 수행 된 실험에서 일부 재료는 다음에 따라 사용되었습니다. 그림: 0N에서 50N까지 눈금이있는 동력계 D와 가장자리가 10cm이고 질량이 3kg 인 크고 균질 한 입방체. 처음에는 동력계의 보정을 확인하여 큐브를 동력계에 부착하고 공중에 떠있을 때 30N의 판독 값을 확인했습니다. 큐브를 호수 물에 담그면 부피의 절반이 잠길 때까지 동력계에 24N의 판독 값이 기록되었습니다.
지역 중력 가속도가 10m / s² 인 것을 고려할 때 호수의 물 밀도 (kg / m³)는 다음과 같습니다.
a) 0.6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
해결
대안 b.
첫째, 동력계에 기록 된“무게”의 차이는 호수 물이 가하는 부력을 의미하며, 이 경우에는 6N과 같다는 사실을 인식해야합니다. 그런 다음 운동에서 제공 한 데이터를 사용하여 부력 공식을 적용하여 계산을 관찰 할 수 있습니다.
위의 계산을 수행하려면 입방체의 부피를 입방 센티미터 단위로 입방 미터로 변환해야했습니다.
질문 2-(Enem 2010) 클럽에서 공사를하는 동안 일군의 노동자들은 빈 수영장 바닥에 놓인 거대한 철 조각을 제거해야했습니다. 다섯 명의 작업자가 조각품에 밧줄을 묶고 끌어 올리려고했지만 성공하지 못했습니다. 수영장에 물이 가득 차면 작업자가 조각품을 제거하는 것이 더 쉬울 것입니다.
a) 조각품이 뜬다. 이렇게하면 남자가 바닥에서 조각품을 제거하기 위해 무리를 지을 필요가 없습니다.
b) 조각품의 무게가 가벼워지면 조각품을 들어 올리는 데 필요한 힘의 강도가 낮아집니다.
c) 물은 조각의 질량에 비례하여 위쪽으로 힘을가합니다. 이 힘은 작업자가 조각품의 무게 힘의 작용을 취소하는 데 사용하는 힘에 추가됩니다.
d) 물은 조각품에 아래쪽 힘을 가하고 수영장 바닥에서 위쪽 힘을받습니다. 이 힘은 조각품의 무게 힘의 작용을 상쇄하는 데 도움이됩니다.
e) 물은 조각품의 부피에 비례하여 위쪽으로 힘을가합니다. 이 힘은 일꾼이 가하는 힘에 더해지며 조각품의 무게보다 더 큰 위쪽 힘을 초래할 수 있습니다.
해결
대안 e. 수영장이 물로 채워지면 수직 및 위쪽 방향으로 부력이 작용하여 "더 가볍고"수영장 바닥에서 더 쉽게 제거됩니다.
작성자: Rafael Hellerbrock
물리학 교사