О плавучесть сила, действующая на объекты, частично или полностью погруженные в жидкости, как воздух и вода. Тягавекторное величиетам, измерять в ньютоны, который всегда указывает на одно и тоженаправление и в смыслпротивоположный к весу погруженного тела. Согласно принципу Архимеда, подъемная сила на теле имеет величину, равную Масса жидкости, которая была вытеснена из-за погружения тела.
Посмотритетакже: Теорема Паскаля и функционирование гидравлических поршней
определение тяги
Тяга сила который возникает, когда какое-то тело занимает пространство внутри жидкости. Такая сила зависит исключительно от объем вытесненной жидкости, также как и плотность жидкости и местная гравитация. Основываясь на этой информации, давайте посмотрим на формулу, используемую для расчета модуля подъемной силы:
А ТАКЖЕ - тяга (Н)
d - плотность жидкости (кг / м³)
V - объем погруженного тела или объем вытесненной жидкости (м³)
Прежде чем мы продолжим с некоторыми примерами тяги, мы объясним каждый из величиявовлеченный
в расчете тяги. Если вы хотите углубиться в тему, мы предлагаем вам ознакомиться с нашим текстом на Гидростатика. В этой статье вы найдете обзор всего, что является наиболее важным для этой области изучения физики.Посмотритетакже: Все, что вам нужно знать о волнах
тяга (E)
тяга вектор, поэтому, чтобы произвести расчеты с этой величиной, необходимо применить правила сложения векторов. Кроме того, поскольку это сила, решение более сложных упражнений требует, чтобы, в конце концов, мы применили Второй закон Ньютона, который утверждает, что результирующая сила, действующая на тело, равна произведению его массы и ускорения.
На следующем рисунке показан случай, когда тело полностью погружено в жидкость под действием веса и плавучести. в том же направлении (вертикальном), но в противоположных направлениях, результирующая сила может быть рассчитана как разность два:
Из представленной схемы можно увидеть, как плавающий баланс, то есть можно узнать, утонет тело или останется на плаву:
- Если вес тела больше, чем тяга, оказываемая жидкостью, объект утонет;
- Если вес тела равен тяге, оказываемой жидкостью, объект останется в равновесии;
- Если вес тела меньше, чем прилагаемое усилие, объект всплывет к поверхности жидкости.
Посмотритетакже: Какой вклад в развитие человечества внесла квантовая физика?
Плотность жидкости (d)
В плотность, или удельная масса жидкости, относится к количество вещества на единицу объема жидкости. Плотность - это величиевзбираться, измеряется в килограммах на кубический метр (кг / м³) в соответствии с Международная система измерения (SI).
Проверьте формулу, используемую для расчета плотности тела ниже:
Первоначально плотность всех тел измерялась как функция плотности чистой воды, поэтому плотность воды при нормальных условиях давления и температуры (1 атм и 25 ° C) определяется в 1000 кг / м³.
Хотя для расчетов мы используем единицы СИ, обычно для плотности жидкости выражается в других единицах измерения, поэтому на рисунке ниже мы представляем схему, которая связывает в основные единицы измерения плотности и отношения между ними и стандартной единицей:
На представленном рисунке мы представляем наиболее распространенные единицы измерения плотности жидкости, однако: вы можете встретить другие единицы, и в этом случае вам нужно знать, как использовать префиксы международной системы единица также выполнять объемные преобразования.
Посмотритетакже:Холодная вода помогает похудеть?
Серьезность (г)
гравитация - это ускорение что масса Земли действует на все тела что вокруг вас. На уровне моря сила тяжести da Terra имеет интенсивность 9,81 м / с², однако в большинстве упражнений используется этот показатель. округлено до 10 м / с², не забудьте использовать силу тяжести в соответствии с требованиями упражнение.
Объем вытесненной жидкости или объем тела (V)
Величина объема, который содержится в формуле тяги, связана с количеством объем тела погружен в жидкость, или, чтобы объем вытесненной жидкости. Объем рассматриваемого кузова должен быть измерен в кубических метрах (м³).
Принцип Архимеда
Согласно предположениям, Принцип архимеда был разработан, когда однажды греческий математик понял, что когда он залез в ванну, полную воды, из ванны выпадает большое количество жидкости - тот же объем, который занимал ваш тело. После этого наблюдения Архимед пришел к выводу, что масса и, следовательно, вес воды, упавшей из ванны, не равны ее весу и массе, и что эта разница объясняет почему тела плавают.
Затем утверждается, что:
«Когда какое-либо тело помещается в жидкость, на теле возникает вертикальная и восходящая выталкивающая сила. Эта сила равна весу вытесненной жидкости "
случаи колебания
Можно сравнить плотности жидкости и погруженного тела, чтобы предсказать, действительно ли это тело утонет, будет плавать или остаться в остаток средств. Давайте проверим эти ситуации:
→ тонущее тело: если погруженный в жидкость объект тонет, можно сделать вывод, что его плотность больше плотности жидкости, аналогично, мы говорим, что его вес больше, чем тяга, оказываемая жидкостью.
→ Тело в равновесии: если тело, помещенное в жидкость, остается в равновесии, то есть неподвижно, мы можем сказать, что плотность тела и жидкости равны, а также его вес и тяга.
→ Плавающее тело: когда тело плавает и попадает в жидкость, сила тяги, оказываемой на него, превышает его вес, поэтому мы можем сказать, что плотность этого тела меньше плотности жидкости где он оказывается.
Смотрите также: Может ли постоянное использование мобильного телефона навредить вашему здоровью? Выясни это!
кажущийся вес
Вы, наверное, заметили, что некоторые тела выглядят легче, чем они есть на самом деле, если их положить в воду. Это потому, что при погружении, помимо веса, у нас есть плавучесть играет роль. Разница между этими двумя силами известна как кажущийся вес.
Обратите внимание, что если вес и тяга имеют одинаковую величину, кажущийся вес тела будет нулевым, то есть в этом состоянии это как если бы объект вообще не имел веса и, следовательно, он будет остановился насчет жидкости.
Примеры плавучести
Ознакомьтесь с некоторыми примерами ситуаций, в которых проявляется выразительное действие выталкивающей силы:
- Поскольку он менее плотный, чем жидкая вода, лед имеет тенденцию плавать;
- Водяной пар и горячий воздух имеют тенденцию подниматься вверх, поскольку, когда они более горячие, они занимают больше места, что делает их плотность меньше, чем у холодного воздуха;
- Пузырьки шампанского состоят из углекислый газ, который представляет собой газ, во много раз менее плотный, чем вода, поэтому, когда вы открываете бутылку шампанского, эти пузырьки резко выталкиваются из жидкости;
- Плавающие воздушные шары для вечеринок делают это из-за плавучести атмосферного воздуха, поскольку они заполнены газами, менее плотными, чем атмосферный газ, такими как газообразный гелий.
решенные упражнения
Вопрос 1-(Энем 2011) В эксперименте, проведенном для определения плотности воды в озере, были использованы некоторые материалы в соответствии с На иллюстрации: динамометр D с градуировкой от 0 Н до 50 Н и массивный и однородный куб с ребром 10 см и массой 3 кг. Первоначально была проверена калибровка динамометра, подтвердив показание 30 Н, когда куб был прикреплен к динамометру и подвешен в воздухе. Погрузив кубик в воду озера до тех пор, пока не будет погружена половина его объема, на динамометре было записано значение 24 Н.
Учитывая, что местное ускорение свободного падения составляет 10 м / с², плотность воды в озере в кг / м³ составляет:
а) 0,6
б) 1,2
в) 1,5
г) 2,4
д) 4.8
разрешение
Альтернатива b.
Во-первых, необходимо понимать, что разница в «весе», зафиксированная на динамометре, относится к выталкивающей силе, оказываемой озерной водой, которая в данном случае равнялась 6 Н. После этого мы можем применить формулу плавучести, используя данные, предоставленные в упражнении, наблюдать за расчетом:
Чтобы произвести вышеуказанный расчет, нам пришлось преобразовать объем куба в кубических сантиметрах в кубические метры.
Вопрос 2 -(Энем 2010) Во время строительства клуба группе рабочих пришлось снять массивную железную скульптуру, установленную на дне пустого бассейна. Пятеро рабочих привязали к скульптуре веревки и безуспешно пытались ее вытащить. Если бассейн наполнен водой, рабочим будет легче снять скульптуру, так как:
а) скульптура будет плавать. Таким образом, мужчинам не нужно будет напрягаться, чтобы снять скульптуру снизу.
б) скульптура будет легче по весу, поэтому сила силы, необходимой для подъема скульптуры, будет ниже.
в) вода будет оказывать на скульптуру силу, пропорциональную ее массе, и направлять ее вверх. Эта сила будет добавлена к силе, которую рабочие используют, чтобы отменить действие силы веса скульптуры.
г) вода будет оказывать на скульптуру направленную вниз силу, и она будет воспринимать восходящую силу от дна бассейна. Эта сила поможет нейтрализовать действие силы веса в скульптуре.
д) вода будет оказывать на скульптуру силу, пропорциональную ее объему, и направлять ее вверх. Эта сила будет добавляться к силе, которую прикладывают рабочие, и может привести к восходящей силе, превышающей вес скульптуры.
разрешение
Альтернатива e. Когда бассейн наполнен водой, на него будет действовать выталкивающая сила в вертикальном и восходящем направлении, поэтому он будет «легче» и его будет легче удалить со дна бассейна.
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики
