O oppdrift er kraften som virker på gjenstander som er delvis eller helt nedsenket i væsker, som luft og vann. Drivkraften er envektor storhetder, måle inn newtoner, som alltid peker på sammeretning og i følemotsatte til vekten av den nedsenket kroppen. I følge Archimedes 'prinsipp har den oppdrivende kraften på en kropp størrelsen lik Vekt av væsken som er forskjøvet på grunn av nedsenking av kroppen.
Seogså: Pascals setning og funksjonen til hydrauliske stempler
definisjon av skyvekraft
Drivkraften er en styrke som oppstår når noen kropp opptar plass i en væske. Slik styrke avhenger utelukkende av væskevolum som ble fortrengt, i tillegg til væsketetthet og lokal tyngdekraft. Basert på denne informasjonen, la oss se på formelen som brukes til å beregne den flytende kraftens modul:
OG - skyvekraft (N)
d - væsketetthet (kg / m³)
V - kropps nedsenket volum eller fortrengt væskevolum (m³)
Før vi går videre med noen eksempler på skyvekraft, forklarer vi hvert av de storheterinvolvert i beregningen av skyvekraften. Hvis du vil gå dypere inn i emnet, foreslår vi at du sjekker ut teksten vår på
Hydrostatikk. I denne artikkelen finner du et sammendrag av alt som er viktigst for dette studieretningen i fysikk.Seogså: Alt du trenger å vite om bølger
skyvekraft (E)
fremdriften er vektorDerfor, for å gjøre beregninger med denne størrelsen, er det nødvendig at vi bruker regler for vektoraddisjon. Videre fordi det er en styrke, krever oppløsningen av mer komplekse øvelser at vi til slutt bruker Newtons andre lov, som hevder at nettokraften på en kropp er lik produktet av dens masse og akselerasjon.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Følgende figur illustrerer et tilfelle der en kropp er helt nedsenket i en væske, da vekt og oppdrift virker. i samme retning (vertikal), men i motsatte retninger, kan den resulterende kraften beregnes med forskjellen på to:
Ved den presenterte ordningen er det mulig å se hvordan flytebalansedet vil si at det er mulig å vite om et legeme vil synke eller forbli flytende:
- Hvis kroppens vekt er større enn skyvekraften som væsken utøver, vil objektet synke;
- Hvis kroppens vekt er lik skyvekraften som utøves av væsken, vil gjenstanden forbli i balanse;
- Hvis kroppsvekten er mindre enn skyvekraften, vil objektet flyte til væskeoverflaten.
Seogså: Hvordan har kvantefysikk bidratt til menneskeheten?
Væsketetthet (d)
DE tetthet, eller spesifikk masse av væsken, refererer til mengde materie per enhet væskevolum. Tetthet er en storhetklatre, målt i kiloenhet per kubikkmeter (kg / m³), i henhold til Internasjonalt målesystem (SI).
Sjekk formelen som brukes til å beregne tettheten til kroppen nedenfor:
Opprinnelig ble tettheten til alle legemer målt som en funksjon av tettheten til rent vann, så tettheten av vann under normale trykk- og temperaturforhold (1 atm og 25 ° C) er definert i 1000 kg / m³.
Selv om vi bruker SI-enheter for å gjøre beregninger, er det vanlig for væsketetthet er uttrykt i andre enheter, så i figuren nedenfor presenterer vi et skjema som er relatert på viktigste tetthetsmåleenheter og forholdet mellom dem og standardenheten:
I den observerte figuren presenterer vi de vanligste enhetene for væsketetthet, men du kan komme over andre enheter, i så fall må du vite hvordan du bruker internasjonale enhetssystemprefiksersamt utføre volumkonverteringer.
Seogså:Hjelper kaldt vann deg med å gå ned i vekt?
Alvorlighetsgrad (g)
tyngdekraften er akselerasjon at jordens masse utøver på alle kropper som er rundt deg. På havnivå er den tyngdekraften da Terra har en intensitet på 9,81 m / s², men de fleste øvelser bruker dette tiltaket avrundet til 10 m / s², husk å bruke tyngdekraften som kreves av uttalelsen om trening.
Fordrevet væskevolum eller kroppsvolum (V)
Volumstørrelsen som finnes i trykkformelen er relatert til mengden kroppsvolum er innebygd i væsken, eller til fortrengt væskevolum. Volumet til det aktuelle karosseriet måles i kubikkmeter (m³).
Archimedes 'prinsipp
I følge spekulasjoner, har Archimedes 'prinsipp ble utviklet da den greske matematikeren en dag innså at da han kom inn i badekaret fullt av vann, faller en stor mengde væske ut av badekaret - det samme volumet som ble okkupert av ditt kropp. Etter denne observasjonen konkluderte Archimedes med at massen og følgelig vekten av vannet som falt fra badekaret ikke var lik dens vekt og masse, og at denne forskjellen ville forklare hvorfor kropper flyter.
Det heter da at:
“Når et legeme settes inn i en væske, oppstår en vertikal og oppover flytende kraft på kroppen. Denne kraften er lik vekten av fortrengt væske "
svingninger
Det er mulig å sammenligne tettheten av væsken og den nedsenket kroppen for å forutsi om denne kroppen vil synke, vil flyte eller bli i balansere. La oss sjekke ut disse situasjonene:
→ synkende kropp: hvis gjenstanden nedsenket i væsken synker, kan det konkluderes med at dens tetthet er større enn væsketetthetPå samme måte sier vi at vekten er større enn skyvet som utøves av væsken.
→ Kroppen i balanse: hvis et legeme plassert på en væske forblir i likevekt, det vil si stoppet, kan vi si det kropps- og væsketettheter er like, så vel som vekten og skyvekraften.
→ Flytende kropp: når en kropp flyter, hvis den slippes ut i en væske, er kraften som utøves på den større enn vekten, så vi kan si at tettheten til dette legemet er mindre enn væskens tetthet der han befinner seg.
Se også: Kan bruk av mobiltelefon hele tiden skade helsen din? Finn det ut!
tilsynelatende vekt
Du har sannsynligvis lagt merke til at noen kropper ser lettere ut enn de faktisk er hvis de plasseres i vannet. Dette er fordi, i tillegg til vekten, har vi den oppdrift skuespill. Forskjellen mellom disse to kreftene er kjent som den tilsynelatende vekten.
Merk at hvis vekten og skyvekraften har samme størrelse, vil kroppens tilsynelatende vekt være null, det vil si i denne tilstanden, er det som om objektet ikke hadde noen vekt i det hele tatt, og derfor vil det være stoppet om væsken.
Eksempler på oppdrift
Sjekk ut noen eksempler på situasjoner der det er en uttrykksfull ytelse til den kraftige kraften:
- Fordi det er mindre tett enn flytende vann, har is en tendens til å flyte;
- Vanndamp og varm luft har en tendens til å stige, siden når de er varmere, tar de mer plass, noe som gjør tettheten mindre enn for kald luft;
- Champagnebobler består av karbondioksid, som er en gass mange ganger mindre tett enn vann, så når du åpner en flaske champagne, drives disse boblene voldsomt ut av væsken;
- Flytende festballonger gjør det på grunn av oppdrift av atmosfærisk luft, da de er fylt med mindre tette gasser enn atmosfærisk gass, for eksempel heliumgass.
løste øvelser
Spørsmål 1-(Enem 2011) I et eksperiment utført for å bestemme tettheten av vann i en innsjø, ble noen materialer brukt i henhold til illustrert: et dynamometer D med en gradering fra 0 N til 50 N og en massiv og homogen kube med en 10 cm kant og 3 kg masse. Opprinnelig ble kalibreringen av dynamometeret kontrollert, og verifiserte en avlesning på 30 N når kuben ble festet til dynamometeret og suspendert i luften. Ved å senke kuben i innsjøvannet, til halvparten av volumet var nedsenket, ble avlesningen av 24 N registrert på dynamometeret.
Tatt i betraktning at den lokale tyngdekraftsakselerasjonen er 10 m / s², er vanntettheten i innsjøen, i kg / m³:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Vedtak
Alternativ b.
Først er det nødvendig å innse at forskjellen i "vekt" registrert på dynamometeret refererer til den flytende kraften som utøves av innsjøvannet, som i dette tilfellet var lik 6 N. Etter det kan vi bruke oppdriftsformelen ved å bruke dataene som er gitt av øvelsen og følge beregningen:
For å gjøre beregningen ovenfor måtte vi konvertere kubens volum, i kubikkcentimeter, til kubikkmeter.
Spørsmål 2 -(Enem 2010) Under byggearbeid på en klubb måtte en gruppe arbeidere fjerne en massiv jernskulptur plassert i bunnen av et tomt svømmebasseng. Fem arbeidere bundet tau til skulpturen og prøvde å trekke den opp, uten å lykkes. Hvis bassenget er fylt med vann, vil det være lettere for arbeidstakere å fjerne skulpturen, da:
a) skulptur vil flyte. På den måten trenger menn ikke å anstrenge seg for å fjerne skulpturen fra bunnen.
b) skulpturen vil være lettere i vekt. På denne måten vil styrkeintensiteten som kreves for å løfte skulpturen være lavere.
c) vann vil utøve en kraft på skulpturen proporsjonal med massen og oppover. Denne kraften vil bli lagt til kraften som arbeiderne bruker for å avbryte handlingen av vektkraften til skulpturen.
d) vann vil utøve en nedadgående kraft på skulpturen, og den vil motta en oppadgående kraft fra bassengbunnen. Denne kraften vil bidra til å motvirke virkningen av vektkraften på skulpturen.
e) vann vil utøve en kraft på skulpturen proporsjonalt med volumet og oppover. Denne kraften vil øke kraften som arbeiderne utøver, og kan resultere i en kraft oppover som er større enn vekten av skulpturen.
Vedtak
Alternativ e. Når bassenget er fylt med vann, vil den oppdrivende kraften virke på det, i vertikal og oppovergående retning, slik at det blir "lettere" og lettere fjernes fra bunnen av bassenget.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
