O Plutire este forța care acționează asupra obiectelor care sunt parțial sau complet scufundate în lichide, ca aerul și apa. Propulsia este omăreția vectorialăAcolo, măsurați în newtoni, care indică întotdeauna spre la feldirecţie și în sensopus la greutatea corpului scufundat. Conform principiului lui Arhimede, forța plutitoare asupra unui corp are o magnitudine egală cu Greutate a fluidului care a fost deplasat din cauza imersiunii corpului.
Uitede asemenea: Teorema lui Pascal și funcționarea pistoanelor hidraulice
definiția thrust
Propulsia este o putere care apare atunci când un corp ocupă spațiu în interiorul unui fluid. O astfel de putere depinde exclusiv de volumul de fluid care a fost deplasat, precum și densitatea fluidelor și gravitația locală. Pe baza acestor informații, să ne uităm la formula utilizată pentru a calcula modulul forței flotante:
ȘI - împingere (N)
d - densitatea fluidului (kg / m³)
V - volumul scufundat în corp sau volumul fluidului deplasat (m³)
Înainte de a merge mai departe cu câteva exemple de forță, vom explica fiecare dintre
mărețiiimplicat în calculul împingerii. Dacă doriți să aprofundați subiectul, vă sugerăm să consultați textul nostru Hidrostatică. În acest articol, veți găsi o prezentare generală a tot ceea ce este cel mai important pentru acest domeniu de studiu în fizică.Uitede asemenea: Tot ce trebuie să știi despre valuri
împingere (E)
propulsia este vector, prin urmare, pentru a face calcule cu această magnitudine, este necesar să aplicăm reguli de adăugare a vectorilor. Mai mult, pentru că este un putere, rezolvarea exercițiilor mai complexe necesită ca, în cele din urmă, să aplicăm A doua lege a lui Newton, care susține că forța netă asupra unui corp este egală cu produsul masei și al accelerației sale.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Figura următoare ilustrează un caz în care un corp este complet scufundat într-un fluid, ca greutate și flotabilitate acționează. în aceeași direcție (verticală), dar în direcții opuse, forța rezultată poate fi calculată prin diferența de Două:
Din schema prezentată, este posibil să vedem cum echilibrul plutitor, adică este posibil să știm dacă un corp se va scufunda sau va rămâne pe linia de plutire:
- Dacă greutatea corpului este mai mare decât forța exercitată de fluid, obiectul se va scufunda;
- Dacă greutatea corpului este egală cu forța exercitată de fluid, obiectul va rămâne în echilibru;
- Dacă greutatea corporală este mai mică decât forța exercitată, obiectul va pluti pe suprafața fluidului.
Uitede asemenea: Cum a contribuit fizica cuantică la omenire?
Densitatea fluidului (d)
THE densitate, sau masa specifică a fluidului, se referă la cantitatea de materie pe unitate de volum de fluid. Densitatea este o măreţiea urca, măsurată în unitatea de kilograme pe metru cub (kg / m³), conform Sistem internațional de măsurare (SI).
Verificați formula utilizată pentru a calcula densitatea corpului de mai jos:
Inițial, densitatea tuturor corpurilor a fost măsurată în funcție de densitatea apei pure, astfel încât densitatea apei în condiții normale de presiune și temperatură (1 atm și 25 ° C) este definită în 1.000 kg / m³.
Deși folosim unități SI pentru a face calcule, este frecvent pentru densitatea fluidelor este exprimat în alte unități, astfel încât, în figura de mai jos, prezentăm o schemă care se referă la unități principale de măsurare a densității și relațiile dintre acestea și unitatea standard:
În figura observată, prezentăm cele mai comune unități pentru densitatea fluidelor, cu toate acestea, s-ar putea să întâlniți alte unități, caz în care trebuie să știți cum să utilizați prefixe ale sistemului de unități internaționaleprecum și să efectueze conversii de volum.
Uitede asemenea:Te ajută apa rece să slăbești?
Severitate (g)
gravitația este accelerare că masa Pământului exercită asupra tuturor corpurilor care sunt în jurul tău. La nivelul mării, gravitatie da Terra are o intensitate de 9,81 m / s², cu toate acestea, majoritatea exercițiilor folosesc această măsură rotunjit la 10 m / s², nu uitați să folosiți gravitația așa cum este cerut de declarația de exercițiu.
Volumul de lichid deplasat sau volumul corpului (V)
Mărimea volumului conținut în formula de împingere este legată de cantitatea de volumul corpului este încorporat în fluid, sau, la volum de fluid deplasat. Volumul corpului în cauză trebuie măsurat în metri cubi (m³).
Principiul lui Arhimede
Conform speculațiilor, Principiul lui Arhimede a fost dezvoltat când, într-o zi, matematicianul grec și-a dat seama că atunci când a intrat în cada lui plină de apă, o cantitate mare de lichid cade din cadă - același volum care a fost ocupat de dumneavoastră corp. După această observație, Arhimede a concluzionat că masa și, în consecință, greutatea apei care a căzut din cadă nu au fost egale cu greutatea și masa ei și că această diferență ar explica de ce plutesc corpurile.
Se afirmă apoi că:
„Când orice corp este introdus într-un fluid, apare o forță verticală și ascendentă în sus pe corp. Această forță este egală cu greutatea fluidului deplasat "
cazuri de fluctuație
Este posibil să se compare densitatea corpului fluid și scufundat pentru a prezice dacă acest corp se va scufunda, va pluti sau stai în echilibru. Să verificăm aceste situații:
→ corp scufundat: dacă obiectul scufundat în fluid se scufundă, se poate concluziona că densitatea este mai mare decât densitatea fluidelor, în mod similar, spunem că greutatea sa este mai mare decât forța exercitată de fluid.
→ Corpul în echilibru: dacă un corp plasat pe un fluid rămâne în echilibru, adică staționar, putem spune asta densitatea corpului și a fluidelor sunt egale, precum și greutatea și forța sa.
→ Corp plutitor: atunci când un corp plutește, dacă este eliberat într-un fluid, forța exercitată asupra acestuia este mai mare decât greutatea sa, deci putem spune că densitatea acestui corp este mai mică decât densitatea fluidului unde se găsește.
Vezi și: Poate să îți dăuneze sănătății tot timpul folosirea unui telefon mobil? Gaseste!
greutatea aparentă
Probabil ați observat că unele corpuri par mai ușoare decât sunt de fapt dacă sunt așezate în apă. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când suntem scufundați, pe lângă greutate, avem Plutire actorie. Diferența dintre aceste două forțe este cunoscută sub numele de greutatea aparentă.
Rețineți că dacă greutatea și tracțiunea au aceeași magnitudine, greutatea aparentă a corpului va fi nulă, adică în această stare, este ca și cum obiectul nu ar avea deloc greutate și, prin urmare, va fi oprit despre fluid.
Exemple de flotabilitate
Consultați câteva exemple de situații în care există o performanță expresivă a forței plutitoare:
- Deoarece este mai puțin densă decât apa lichidă, gheața tinde să plutească;
- Vaporii de apă și aerul cald tind să crească, deoarece atunci când sunt mai fierbinți, ocupă mai mult spațiu, făcând densitatea lor mai mică decât cea a aerului rece;
- Bulele de șampanie sunt alcătuite din dioxid de carbon, care este un gaz de multe ori mai puțin dens decât apa, așa că atunci când deschideți o sticlă de șampanie, aceste bule sunt expulzate violent din lichid;
- Baloanele plutitoare de petrecere o fac din cauza flotabilității aerului atmosferic, deoarece sunt umplute cu gaze mai puțin dense decât gazul atmosferic, cum ar fi gazul cu heliu.
exerciții rezolvate
Intrebarea 1-(Enem 2011) Într-un experiment efectuat pentru a determina densitatea apei într-un lac, unele materiale au fost utilizate în conformitate cu ilustrat: un dinamometru D cu o gradare de la 0 N la 50 N și un cub masiv și omogen cu o margine de 10 cm și 3 kg de masă. Inițial, calibrarea dinamometrului a fost verificată, verificând o citire de 30 N când cubul a fost atașat la dinamometru și suspendat în aer. Prin scufundarea cubului în apa lacului, până când jumătate din volumul său a fost scufundat, citirea 24 N a fost înregistrată pe dinamometru.
Având în vedere că accelerația gravitațională locală este de 10 m / s², densitatea apei lacului, în kg / m³, este:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1,5
d) 2.4
e) 4.8
Rezoluţie
Alternativa b.
În primul rând, este necesar să ne dăm seama că diferența de „greutate” înregistrată pe dinamometru se referă la forța flotantă exercitată de apa lacului, care, în acest caz, a fost egală cu 6 N. După aceea, putem aplica formula de flotabilitate, folosind datele furnizate de exercițiu, observăm calculul:
Pentru a face calculul de mai sus, a trebuit să convertim volumul cubului, în centimetri cubi, în metri cubi.
Intrebarea 2 -(Enem 2010) În timpul lucrărilor de construcție a unui club, un grup de muncitori a trebuit să îndepărteze o sculptură masivă de fier plasată în fundul unei piscine goale. Cinci muncitori au legat frânghii de sculptură și au încercat să o ridice, fără succes. Dacă piscina este umplută cu apă, lucrătorilor le va fi mai ușor să îndepărteze sculptura, deoarece:
a) sculptura va pluti. În acest fel, bărbații nu vor avea nevoie să se strecoare pentru a îndepărta sculptura de jos.
b) sculptura va avea o greutate mai ușoară, în acest fel, intensitatea forței necesare pentru ridicarea sculpturii va fi mai mică.
c) apa va exercita o forță asupra sculpturii proporțională cu masa acesteia și în sus. Această forță se va adăuga la forța pe care muncitorii o folosesc pentru a anula acțiunea forței de greutate a sculpturii.
d) apa va exercita o forță descendentă asupra sculpturii și va primi o forță ascendentă de pe podeaua piscinei. Această forță va ajuta la anularea acțiunii forței de greutate din sculptură.
e) apa va exercita o forță asupra sculpturii proporțională cu volumul acesteia și în sus. Această forță se va adăuga la forța pe care o exercită muncitorii și poate duce la o forță ascendentă mai mare decât greutatea sculpturii.
Rezoluţie
Alternativă e. Când piscina este umplută cu apă, forța flotantă va acționa asupra ei, în direcția verticală și în sus, astfel încât va fi „mai ușoară” și va fi mai ușor îndepărtată de pe fundul piscinei.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
