O vzgon je sila, ki deluje na predmete, ki so delno ali v celoti potopljeni tekočine, kot zrak in voda. Potisk je avektorska veličinatam, izmeri v njutnov, ki vedno kaže na enakosmer in v smiselnasprotno do teže potopljenega telesa. Po Arhimedesovem principu ima vzpenjajoča sila na telo enako velikost Utež tekočine, ki je bila premaknjena zaradi potopitve telesa.
Poglejtudi: Pascalov izrek in delovanje hidravličnih batov
opredelitev potiska
Potisk je a moč ki nastane, ko neko telo zasede prostor znotraj tekočine. Takšna moč je odvisna izključno od količina iztisnjene tekočine, tako dobro, kot gostota tekočine in lokalna teža. Na podlagi teh informacij poglejmo formulo, uporabljeno za izračun modula vzgonske sile:
IN - potisk (N)
d - gostota tekočine (kg / m³)
V - prostornina telesa v telesu ali izpodrinjena količina tekočine (m³)
Preden nadaljujemo z nekaj primeri potiska, bomo razložili vsak od teh veličinovključeni pri izračunu potiska. Če želite poglobiti temo, predlagamo, da si ogledate naše besedilo
Hidrostatika. V tem članku boste našli pregled vsega, kar je za to področje študija fizike najpomembnejše.Poglejtudi: Vse, kar morate vedeti o valovih
potisk (E)
potisk je vektorzato je za izračun s to velikostjo potrebno uporabiti pravila vektorskega dodajanja. Poleg tega, ker je a moč, reševanje bolj zapletenih vaj zahteva, da sčasoma uporabimo Newtonov drugi zakon, ki trdi, da je neto sila na telo enaka zmnožku njegove mase in pospeška.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Naslednja slika prikazuje primer, ko je telo popolnoma potopljeno v tekočino, saj deluje teža in vzgon. v isti smeri (navpično), vendar v nasprotni smeri lahko nastalo silo izračunamo z razliko v dva:
Po predstavljeni shemi je mogoče videti, kako plavajoče ravnotežje, to pomeni, da je mogoče vedeti, ali bo telo potonilo ali ostalo na površju:
- Če je telesna teža večja od potiska tekočine, bo predmet potonil;
- Če je teža telesa enaka potisku tekočine, bo predmet ostal v ravnovesju;
- Če je telesna teža manjša od potiska, bo predmet priplaval na površino tekočine.
Poglejtudi: Kako je kvantna fizika prispevala k človeštvu?
Gostota tekočine (d)
THE gostotoali specifična masa tekočine se nanaša na količina snovi na enoto prostornine tekočine. Gostota je a veličinovzpon, izmerjeno v enoti kilogramov na kubični meter (kg / m³), v skladu z Mednarodni merilni sistem (SI).
Preverite formulo, uporabljeno za izračun gostote telesa spodaj:
Prvotno so gostoto vseh teles merili v odvisnosti od gostote čiste vode, zato je gostota vode v normalnih pogojih tlaka in temperature (1 atm in 25 ° C) določena v 1.000 kg / m³.
Čeprav za izračune uporabljamo enote SI, je to običajno za gostoto tekočine je izražen v drugih enotah, zato na spodnji sliki predstavljamo shemo, ki se nanaša ob glavne enote za merjenje gostote in razmerja med njimi in standardno enoto:
Na predstavljeni sliki predstavljamo najpogostejše enote za gostoto tekočine, vendar lahko naletite na druge enote; v tem primeru morate vedeti, kako uporabljati predpone mednarodnih enotpa tudi opravljati količinske pretvorbe.
Poglejtudi:Ali vam mrzla voda pomaga pri hujšanju?
Resnost (g)
gravitacija je pospešek da Zemljina masa deluje na vsa telesa ki so okoli vas. Na morski gladini gravitacija da Terra ima intenzivnost 9,81 m / s², vendar večina vaj uporablja ta ukrep zaokroženo na 10 m / s², ne pozabite uporabiti gravitacije, kot zahteva besedilo vadba.
Premeščeni volumen tekočine ali telesni volumen (V)
Velikost prostornine, ki jo vsebuje formula potiska, je odvisna od količine telesna prostornina je vdelana v tekočino, ali, da izpodrinjena prostornina tekočine. Prostornino zadevnega telesa je treba izmeriti v kubičnih metrih (m³).
Arhimedovo načelo
Po špekulacijah naj bi Arhimedovo načelo je bil razvit, ko je nekega dne grški matematik ugotovil, da ko je poln kopalne kadi vode, iz kadi pade velika količina tekočine - enaka količina, ki jo je zasedla vaša telo. Po tem opazovanju je Arhimed zaključil, da masa in posledično teža vode, ki je padla iz kadi, nista enaki njeni teži in masi in da bo ta razlika pojasnila zakaj telesa plavajo.
Nato je navedeno, da:
»Ko katero koli telo vstavimo v tekočino, se na telo pojavi navpična vzpenjajoča sila navzgor. Ta sila je enaka teži iztisnjene tekočine "
primeri nihanja
Možno je primerjati gostoto tekočine in potopljenega telesa, da bi napovedali, ali je to telo bo potonil, bo plaval ali ostati v ravnovesje. Oglejmo si te situacije:
→ potopljeno telo: če predmet, potopljen v tekočino, ponikne, lahko sklepamo, da je gostota večja od gostote tekočinepodobno pravimo, da je njegova teža večja od potiska tekočine.
→ Telo v ravnovesju: če telo, ki je postavljeno na tekočino, ostane v ravnovesju, to je mirujoče, lahko to rečemo gostota telesa in tekočine sta enaki, pa tudi njegova teža in potisk.
→ Plavajoče telo: ko telo plava, če se sprosti v tekočino, je potisk nanj večji od njegove teže, zato lahko rečemo, da gostota tega telesa je manjša od gostote tekočine kjer se znajde.
Glej tudi: Lahko uporaba mobilnega telefona ves čas škoduje vašemu zdravju? Odkrijte!
navidezna teža
Verjetno ste opazili, da so nekatera telesa videti lažja, kot so v resnici, če jih postavite v vodo. To je zato, ker imamo ob potopitvi poleg teže še vzgon igrati. Razlika med tema dvema silama je znana kot navidezna teža.
Upoštevajte, da če imata teža in potisk enako velikost, bo navidezna teža telesa nična, kar pomeni, da je v tem stanju objekt, kot da predmet sploh nima teže, zato bo ustavil o tekočini.
Primeri vzgona
Oglejte si nekaj primerov situacij, v katerih obstaja izrazita zmogljivost vzgonske sile:
- Ker je led manj gost kot tekoča voda, led ponavadi plava;
- Vodna para in vroč zrak ponavadi naraščata, saj ko sta bolj vroča, zavzameta več prostora, njihova gostota pa je manjša od gostote hladnega zraka;
- Mehurčki šampanjca so sestavljeni iz ogljikov dioksid, ki je plin velikokrat manj gost kot voda, zato, ko odprete steklenico šampanjca, se ti mehurčki močno izločijo iz tekočine;
- Baloni s plavajočo zabavo to počnejo zaradi vzgona atmosferskega zraka, saj so napolnjeni s plini, manj gostimi od atmosferskih plinov, kot je helij.
rešene vaje
Vprašanje 1-(Enem 2011) V poskusu, ki je bil izveden za določitev gostote vode v jezeru, so bili uporabljeni nekateri materiali v skladu z ilustrirano: dinamometer D s stopnjevanjem od 0 N do 50 N in masivna in homogena kocka z robom 10 cm in maso 3 kg. Sprva je bila preverjena kalibracija dinamometra, ki je preverjal odčitek 30 N, ko je bila kocka pritrjena na dinamometer in obešena v zraku. Z potopitvijo kocke v jezersko vodo, dokler ni bila potopljena polovica njene prostornine, smo na dinamometer beležili odčitek 24 N.
Glede na to, da je lokalni gravitacijski pospešek 10 m / s², je gostota jezerske vode v kg / m³:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Resolucija
Alternativa b.
Najprej se je treba zavedati, da se razlika v "teži", zabeležena na dinamometru, nanaša na vzgonsko silo, ki jo deluje jezerska voda, ki je bila v tem primeru enaka 6 N. Po tem lahko uporabimo formulo vzgona, pri čemer uporabimo podatke iz vaje in opazujemo izračun:
Da bi naredili zgornji izračun, smo morali prostornino kocke v kubičnih centimetrih pretvoriti v kubične metre.
Vprašanje 2 -(Enem 2010) Med gradbenimi deli v klubu je morala skupina delavcev odstraniti masivno železno skulpturo na dnu praznega bazena. Pet delavcev je na skulpturo privezalo vrvi in jo neuspešno poskušalo potegniti navzgor. Če je bazen napolnjen z vodo, bodo delavci skulpturo lažje odstranili, saj:
a) kip bo plaval. Tako se moškim ne bo treba naprezati, da bi skulpturo odstranili z dna.
b) skulptura bo lažja in na ta način bo intenzivnost sile, potrebne za dvig skulpture, manjša.
c) voda bo na kip izvajala silo, sorazmerno z maso in navzgor. Ta sila bo dodana sili, ki jo delavci uporabijo za preklic delovanja utežne sile skulpture.
d) voda bo na kip izvajala silo navzdol, iz bazena pa bo prejemala silo navzgor. Ta sila bo pomagala preklicati delovanje utežne sile v skulpturi.
e) voda bo na kip izvajala silo, sorazmerno z njeno prostornino in navzgor. Ta sila bo povečala silo, ki jo izvajajo delavci, in lahko bo povzročila silo navzgor, večjo od teže skulpture.
Resolucija
Alternativa e. Ko se bazen napolni z vodo, bo nanj delovala vzgonska sila v navpični in navzgor smerni smeri, zato bo "lažji" in ga bo lažje odstraniti z dna bazena.
Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
