O peldspēja ir spēks, kas iedarbojas uz daļēji vai pilnībā iegremdētiem objektiem šķidrumi, piemēram, gaiss un ūdens. Vilciens ir avektoru varenībatur, izmērīt ņūtoni, kas vienmēr norāda uz tāpatvirzienu un jēgapretēji līdz iegremdētā ķermeņa svaram. Saskaņā ar Arhimēda principu uz ķermeņa iedarbojošajam spēkam ir vienāds lielums Svars šķidruma, kas ir pārvietots ķermeņa iegremdēšanas dēļ.
Skatiesarī: Paskāla teorēma un hidraulisko virzuļu darbība
vilces definīcija
Vilciens ir a spēks kas rodas, kad kāds ķermenis aizņem vietu šķidrumā. Šāds spēks ir atkarīgs tikai un vienīgi no pārvietotā šķidruma tilpums, kā arī šķidruma blīvums un lokālais smagums. Pamatojoties uz šo informāciju, apskatīsim formulu, kas izmantota, lai aprēķinātu peldošā spēka moduli:
UN - vilce (N)
d - šķidruma blīvums (kg / m³)
V - ķermeņa iegremdētais tilpums vai pārvietotā šķidruma tilpums (m³)
Pirms mēs dodamies tālāk ar dažiem vilces piemēriem, mēs paskaidrosim katru no šiem varenībasiesaistīti vilces aprēķinā. Ja vēlaties iedziļināties šajā tēmā, iesakām iepazīties ar mūsu tekstu
Hidrostatika. Šajā rakstā jūs atradīsit pārskatu par visu, kas ir vissvarīgākais šai fizikas studiju jomai.Skatiesarī: Viss, kas jums jāzina par viļņiem
vilce (E)
vilce ir vektors, tāpēc, lai veiktu šāda lieluma aprēķinus, ir jāpielieto vektoru pievienošanas noteikumi. Turklāt tāpēc, ka tas ir a spēks, sarežģītāku vingrinājumu atrisināšanai ir nepieciešams, lai mēs galu galā izmantotu Ņūtona otrais likums, kas apgalvo, ka tīrais spēks uz ķermeni ir vienāds ar tā masas un paātrinājuma reizinājumu.
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)
Šis attēls ilustrē gadījumu, kad ķermenis ir pilnībā iegremdēts šķidrumā, jo svars un peldspēja ietekmē. tajā pašā virzienā (vertikāli), bet pretējos virzienos iegūto spēku var aprēķināt pēc starpības divi:
No uzrādītās shēmas ir iespējams redzēt, kā pludiņa atlikums, tas ir, ir iespējams uzzināt, vai ķermenis nogrims vai paliks virs ūdens:
- Ja ķermeņa svars ir lielāks nekā šķidruma spēks, objekts nogrims;
- Ja ķermeņa svars ir vienāds ar šķidruma radīto vilces spēku, objekts paliks līdzsvarā;
- Ja ķermeņa masa ir mazāka par pieliekamo spēku, objekts uzpeldēs uz šķidruma virsmas.
Skatiesarī: Kā kvantu fizika ir veicinājusi cilvēci?
Šķidruma blīvums (d)
blīvumsvai specifiskā šķidruma masa attiecas uz vielas daudzums uz šķidruma tilpuma vienību. Blīvums ir a varenībakāpt, ko mēra kilogramu vienībā uz kubikmetru (kg / m³) saskaņā ar Starptautiskā mērījumu sistēma (SI).
Pārbaudiet zemāk redzamo ķermeņa blīvuma aprēķināšanai izmantoto formulu:
Sākotnēji visu ķermeņu blīvums tika mērīts kā funkcija no tīra ūdens blīvuma, tāpēc ūdens blīvums normālos spiediena un temperatūras apstākļos (1 atm un 25 ° C) ir noteikts 1000 kg / m³.
Lai gan aprēķinu veikšanai mēs izmantojam SI vienības, šķidruma blīvumam tas ir kopīgs ir izteikts citās vienībās, tāpēc zemāk redzamajā attēlā mēs parādām shēmu, kas attiecas plkst galvenās blīvuma mērvienības un attiecības starp tām un standarta vienību:
Novērotajā attēlā mēs parādām visbiežāk sastopamās šķidruma blīvuma vienības, tomēr jūs varat sastapties ar citām vienībām, tādā gadījumā jums jāzina, kā to izmantot starptautiskās vienības sistēmas prefiksuskā arī uzstāties apjoma reklāmguvumi.
Skatiesarī:Vai auksts ūdens palīdz zaudēt svaru?
Smagums (g)
smagums ir paātrinājums ka Zemes masa iedarbojas uz visiem ķermeņiem kas ir ap jums. Jūras līmenī smagums da Terra intensitāte ir 9,81 m / s², tomēr lielākajā daļā vingrinājumu tiek izmantots šis pasākums noapaļots līdz 10 m / s², atcerieties izmantot gravitāciju, kā prasīts vingrinājums.
Pārvietotais šķidruma tilpums vai ķermeņa tilpums (V)
Tilpuma lielums, kas ietverts vilces formulā, ir saistīts ar tilpuma daudzumu ķermeņa tilpums ir iestrādāts šķidrumā, vai, uz pārvietotā šķidruma tilpums. Attiecīgā ķermeņa tilpums jāmēra kubikmetros (m³).
Arhimēda princips
Saskaņā ar spekulācijām Arhimēda princips tika izstrādāts, kad kādu dienu grieķu matemātiķis to saprata, kad viņš iekāpa vannā ar pilnu ūdens, no vannas izkrīt liels daudzums šķidruma - tāds pats tilpums, kāds bija jūsu ķermeņa. Pēc šī novērojuma Arhimēds secināja, ka no vannas nokritušās ūdens masa un līdz ar to svars nav vienāds ar tā svaru un masu un ka šī atšķirība izskaidros kāpēc ķermeņi peld.
Tad tiek norādīts, ka:
“Kad jebkuru ķermeni ievieto šķidrumā, uz ķermeņa rodas vertikāls un uz augšu peldošs spēks. Šis spēks ir vienāds ar pārvietotā šķidruma svaru "
svārstību gadījumi
Ir iespējams salīdzināt šķidruma un zemūdens ķermeņa blīvumus, lai prognozētu, vai šis ķermenis nogrims, peldēs vai palikt līdzsvars. Apskatīsim šīs situācijas:
→ grimstošs ķermenis: ja šķidrumā iegremdētais objekts nogrimst, var secināt, ka tā blīvums ir lielāks nekā šķidruma blīvums, līdzīgi, mēs sakām, ka tā svars ir lielāks nekā šķidruma spēks.
→ Ķermenis līdzsvarā: ja ķermenis, kas novietots uz šķidruma, paliek līdzsvarā, tas ir, apstājas, mēs to varam teikt ķermeņa un šķidruma blīvums ir vienāds, kā arī tā svaru un vilci.
→ Peldošais korpuss: kad ķermenis peld, ja to izlaiž šķidrumā, tā spēks ir lielāks par tā svaru, tāpēc mēs varam teikt, ka šī ķermeņa blīvums ir mazāks par šķidruma blīvumu kur viņš atrodas.
Skatīt arī: Vai pastāvīga mobilā tālruņa lietošana var kaitēt jūsu veselībai? Uzziniet to!
šķietamais svars
Jūs droši vien pamanījāt, ka daži ķermeņi izskatās vieglāki nekā patiesībā, ja tos ievieto ūdenī. Tas ir tāpēc, ka, iegremdējot, papildus svaram mums ir arī: peldspēja aktierspēle. Atšķirība starp šiem diviem spēkiem ir pazīstama kā šķietamais svars.
Ņemiet vērā, ka, ja svaram un vilces spēkam ir vienāds lielums, šķietamais ķermeņa svars būs nulle, tas ir, šajā stāvoklī tas ir tā, it kā objektam nebūtu svara vispār, un tāpēc tas būs apstājās par šķidrumu.
Peldspējas piemēri
Apskatiet dažus piemērus situācijām, kurās izteiksmīgi darbojas straujais spēks:
- Tā kā ledus ir mazāk blīvs nekā šķidrs ūdens, ledus mēdz peldēt;
- Ūdens tvaikiem un karstajam gaisam ir tendence pieaugt, jo, kad tie ir karstāki, tie aizņem vairāk vietas, kā rezultātā to blīvums ir mazāks nekā aukstā gaisa blīvums;
- Šampanieša burbuļi sastāv no oglekļa dioksīds, kas ir daudzkārt mazāk blīva gāze nekā ūdens, tāpēc, atverot šampanieša pudeli, šie burbuļi tiek vardarbīgi izstumti no šķidruma;
- Peldošie ballīšu baloni to dara atmosfēras gaisa peldspējas dēļ, jo tie ir piepildīti ar gāzēm, kas ir mazāk blīvas nekā atmosfēras gāzes, piemēram, ar hēlija gāzi.
atrisināti vingrinājumi
Jautājums 1-(Enem 2011) Eksperimentā, kas tika veikts, lai noteiktu ūdens blīvumu ezerā, atbilstoši tika izmantoti daži materiāli ilustrēts: dinamometrs D ar gradāciju no 0 N līdz 50 N un masīvs un viendabīgs kubs ar 10 cm malu un 3 kg masas. Sākumā pārbaudīja dinamometra kalibrēšanu, pārbaudot 30 N rādījumu, kad kubs tika piestiprināts pie dinamometra un suspendēts gaisā. Iegremdējot kubu ezera ūdenī, līdz puse no tā tilpuma bija iegremdēta, dinamometrā tika reģistrēts 24 N rādījums.
Ņemot vērā, ka lokālais gravitācijas paātrinājums ir 10 m / s², ezera ūdens blīvums, kg / m³, ir:
a) 0.6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Izšķirtspēja
Alternatīva b.
Pirmkārt, ir jāapzinās, ka dinamometrā reģistrētā “svara” atšķirība attiecas uz ezera ūdens veikto peldošo spēku, kas šajā gadījumā bija vienāds ar 6 N. Pēc tam mēs varam piemērot peldspējas formulu, izmantojot vingrinājumā sniegtos datus, ievērojiet aprēķinu:
Lai veiktu iepriekšminēto aprēķinu, mums bija jāpārvērš kuba tilpums kubikcentimetros kubikmetros.
2. jautājums -(Enem 2010) Veicot kluba celtniecības darbus, strādnieku grupai bija jānoņem masīva dzelzs skulptūra, kas novietota tukša peldbaseina apakšā. Pieci strādnieki pie skulptūras piesēja auklas un bez panākumiem mēģināja to uzvilkt. Ja baseins ir piepildīts ar ūdeni, darbiniekiem būs vieglāk noņemt skulptūru, jo tā:
a) skulptūra peldēs. Tādā veidā vīriešiem nevajadzēs sasprindzināt, lai skulptūru noņemtu no apakšas.
b) skulptūrai būs mazāks svars. Tādā veidā skulptūras pacelšanai nepieciešamā spēka intensitāte būs mazāka.
c) ūdens uz skulptūru iedarbinās spēku proporcionāli tās masai un uz augšu. Šis spēks tiks pievienots spēkam, ko strādnieki izmanto, lai atceltu skulptūras svara spēku.
d) ūdens uz skulptūru iedarbosies uz leju, un tas saņems augšupejošu spēku no baseina grīdas. Šis spēks palīdzēs neitralizēt svara spēka iedarbību uz skulptūru.
e) ūdens uz skulptūru iedarbinās spēku proporcionāli tās tilpumam un uz augšu. Šis spēks papildinās strādnieku izdarīto spēku, un tā rezultātā augšupejošais spēks būs lielāks par skulptūras svaru.
Izšķirtspēja
Alternatīva e. Kad baseins ir pilns ar ūdeni, peldošais spēks uz to iedarbosies vertikālā un augšup virzienā, tāpēc tas būs “vieglāks” un būs vieglāk noņemams no baseina dibena.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
