O beginselinArchimedes beweert dat de kracht van drijfvermogen werkt verticaal en naar boven op lichamen die geheel of gedeeltelijk zijn ondergedompeld in vloeistoffenVerder heeft volgens dit principe een dergelijke kracht dezelfde waarde als het gewicht van de vloeistof, verplaatst door het inbrengen van het lichaam.
Kijkenook: Hydrostatica – alles wat je moet weten: formules, voorbeelden en oefeningen
Geschiedenis van het principe van Archimedes
Archimedes van Syracuse was een van de grootste wiskundigen en uitvinders aller tijden, maar zijn beroemdste ontdekking was de krachtindrijfvermogen. Volgens de legende ontdekte Archimedes het principe van het drijfvermogen terwijl hij een bad nam in zijn badkuip.
Bij die gelegenheid realiseerde hij zich dat de volumeinWateruitstromen uit je badkuip gelijk was aan het ondergedompelde volume van zijn eigen lichaam. Volgens het verhaal zou Archimedes zo opgewonden zijn geweest door zijn ontdekking dat hij uit zijn badkuip sprong en naakt door de straten rende, schreeuwend
“Eureka,enoeka!" (Griekse uitdrukking over de wijze die iets heeft gevonden).Een ander verhaal meldt dat Archimedes werd gevraagd door de koning Hieron II om de samenstelling van een kroon die hij had besteld te onderzoeken. De koning had bevolen dat zijn kroon van massief goud moest worden gemaakt, maar toen hij die ontving, vermoedde hij dat er andere metalen in zijn smederij zouden zijn gebruikt. Om zijn twijfels weg te nemen, vroeg hij Archimedes om uit te zoeken of zijn kroon van puur goud was of niet.
Archimedes doopte achtereenvolgens de kroon en twee massieve objecten gemaakt van puur goud en zilver in een vat gevuld met water. gewichten ze waren precies hetzelfde als die op de kroon. Door dit te doen, realiseerde hij zich dat de kroon morste minder vloeistof dan het goud, maar, meer vloeibaar dan zilver, wat suggereerde dat Is het daar? Nee het was puur samengesteld uit goud.
Drijfvermogen en het principe van Archimedes
Volgens Principe van Archimedes:
"Elk object, geheel of gedeeltelijk ondergedompeld in een vloeistof of vloeistof, wordt voortgestuwd door een kracht die gelijk is aan het gewicht van de vloeistof die door het object wordt verplaatst."
Zoals we hebben gezien, staat de kracht beschreven door het principe van Archimedes nu bekend als de drijvende kracht. Deze kracht is in module gelijk aan het gewicht van de vloeistof, die wordt verplaatst wanneer we er een lichaam in steken. Het is deze kracht die de schepen zinken niet of zelfs dat we in staat zijn om drijven op water.
stuwkracht formule
We weten dat het drijfvermogen gelijk is aan het gewicht van de vloeistof die wordt verplaatst door de aanwezigheid van een ondergedompeld object. Dat gezegd hebbende, als we ons de. herinneren relatie tussen de pasta van de vloeistof, jouw dichtheid en zijn volume, kunnen we de opwaartse kracht schrijven in termen van deze grootheden, waardoor de berekening van deze kracht wordt vergemakkelijkt. De formule die wordt gebruikt om de opwaartse kracht te berekenen, wordt weergegeven in de volgende afbeelding, bekijk het eens:
EN – stuwkracht (N)
d – vloeistofdichtheid (kg/m³)
g – zwaartekrachtversnelling (m/s²)
V – volume verplaatste vloeistof (m³)
Met betrekking tot de vorige formule is het belangrijk om te onthouden dat het volume van de verplaatste vloeistof gelijk is aan het ondergedompelde volume van het object. Onthoud bovendien dat de dichtheid die in de formule wordt gebruikt verwijst naar de dichtheidvanvloeistof en niet die van het ondergedompelde object.
Zie ook:Het principe van Pascal – definitie, formules, voorbeelden, toepassingen en oefeningen
Oefeningen op het principe van Archimedes
Vraag 1) (vijand) Tijdens bouwwerkzaamheden aan een club moest een groep arbeiders een massief ijzeren beeld verwijderen dat op de bodem van een leeg zwembad was geplaatst. Vijf arbeiders bonden touwen vast aan het beeld en probeerden het omhoog te trekken, zonder succes. Als het zwembad is gevuld met water, is het gemakkelijker voor werknemers om het beeld te verwijderen, omdat:
a) sculptuur zal drijven. Op die manier hoeven mannen zich niet in te spannen om het beeld van de bodem te verwijderen.
b) het beeld wordt lichter van gewicht, waardoor de intensiteit van de kracht die nodig is om het beeld op te tillen lager is.
c) water oefent een kracht uit op de sculptuur die evenredig is met zijn massa, en naar boven. Deze kracht zal worden toegevoegd aan de kracht die de arbeiders uitoefenen om de werking van de gewichtskracht van het beeldhouwwerk op te heffen.
d) water oefent een neerwaartse kracht uit op het beeld, en het zal een opwaartse kracht ontvangen van de zwembadbodem. Deze kracht helpt de werking van de gewichtskracht in de sculptuur teniet te doen.
e) water oefent een kracht uit op de sculptuur die evenredig is met het volume, en naar boven. Deze kracht zal bijdragen aan wat de arbeiders doen en kan resulteren in een opwaartse kracht die groter is dan het gewicht van het beeldhouwwerk.
Sjabloon: Letter e
Resolutie:
De kracht die het zwembadwater op het beeld uitoefent, is afhankelijk van het volume. Deze kracht werkt op zijn beurt in verticale richting, wijst naar boven en is in module gelijk aan het gewicht van het water dat door het beeld wordt verplaatst, wat het verwijderen ervan vergemakkelijkt. Daarom is het juiste alternatief de letter e.
Vraag 2) (UPF) De onderstaande strook toont een ijsberg waarvan het volume gedeeltelijk is ondergedompeld (9/10 van het totale volume) in zeewater. Aangezien de dichtheid van zeewater 1,0 g/cm³ is, controleer dan het alternatief dat de dichtheid van het ijs aangeeft, in g/cm³, waaruit de ijsberg bestaat.
a) 0,5
b) 1.3
c) 0.9
d) 0.1
e) 1
Sjabloon: Letter C
Resolutie:
Aangezien het gewicht van de ijsberg gelijk is aan het gewicht van het water dat door de ijsberg zelf wordt verplaatst, moeten we de volgende berekening uitvoeren:
Vraag 3) (UFPR) Een vast voorwerp met een massa van 600 g en een volume van 1 liter wordt gedeeltelijk ondergedompeld in een vloeistof, zodat 80% van zijn volume ondergedompeld is. Rekening houdend met de versnelling als gevolg van de zwaartekracht gelijk aan 10 m/s², markeer het alternatief dat de soortelijke massa van de vloeistof voorstelt.
a) 0,48 g/cm
b) 0,75 g/cm
c) 0,8 g/cm
d) 1,33 g/cm
e) 1,4 g/cm³
Feedback: Letter B
Resolutie:
Ten eerste moeten we onthouden dat als het lichaam drijft, het gewicht gelijk is aan de opwaartse kracht, dus:
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-arquimedes.htm
