O bärighet är den kraft som verkar på föremål som är helt eller delvis nedsänkta i vätskor, som luft och vatten. Drivkraften är envektor storhetdär, mäta in newton, som alltid pekar på sammariktning och i känslamotsatt till vikten av den nedsänkta kroppen. Enligt Archimedes princip har den flytande kraften på en kropp lika stor som Vikt av vätskan som har förskjutits på grund av kroppens nedsänkning.
Seockså: Pascals sats och funktion av hydrauliska kolvar
definition av dragkraft
Drivkraften är en styrka som uppstår när någon kropp upptar utrymme i en vätska. Sådan styrka beror uteslutande på volym vätska som förskjutits, såväl som vätsketäthet och lokal gravitation. Baserat på denna information, låt oss titta på formeln som används för att beräkna den flytande kraftens modul:
OCH - dragkraft (N)
d - vätskedensitet (kg / m³)
V - nedsänkt kroppsvolym eller förskjuten vätskevolym (m³)
Innan vi går vidare med några exempel på dragkraft, förklarar vi var och en av storheterinblandade vid beräkningen av dragkraften. Om du vill gå djupare in i ämnet föreslår vi att du tittar på vår text på
Hydrostatik. I den här artikeln hittar du en översikt över allt som är viktigast för detta fysikstudium.Seockså: Allt du behöver veta om vågor
dragkraft (E)
dragkraften är vektorFör att göra beräkningar med denna storlek är det därför nödvändigt att vi tillämpar regler för vektortillägg. Dessutom eftersom det är en styrka, kräver lösningen av mer komplexa övningar att vi så småningom tillämpar Newtons andra lag, som hävdar att nettokraften på en kropp är lika med produkten av dess massa och acceleration.
Följande figur illustrerar ett fall där en kropp är helt nedsänkt i en vätska, eftersom vikt och flytkraft verkar. i samma riktning (vertikalt), men i motsatta riktningar, kan den resulterande kraften beräknas med skillnaden två:
Från det presenterade schemat är det möjligt att se hur flytbalansdet vill säga det är möjligt att veta om en kropp kommer att sjunka eller förbli flytande:
- Om kroppens vikt är större än vätskans tryck, kommer objektet att sjunka;
- Om kroppens vikt är lika med det tryck som vätskan utövar, kommer objektet att förbli i balans;
- Om kroppsvikten är mindre än den utövade kraften kommer objektet att flyta till vätskeytan.
Seockså: Hur har kvantfysik bidragit till mänskligheten?
Vätskedensitet (d)
DE densitet, eller specifik massa av vätskan, hänför sig till mängd material per enhet vätskevolym. Densitet är en storhetklättra, mätt i kiloenhet per kubikmeter (kg / m³), enligt Internationellt mätsystem (SI).
Kontrollera formeln som används för att beräkna kroppens densitet nedan:
Ursprungligen mättes densiteten för alla kroppar som en funktion av densiteten för rent vatten, så vattentätheten under normala tryck- och temperaturförhållanden (1 atm och 25 ° C) definieras i 1000 kg / m³.
Även om vi använder SI-enheter för att göra beräkningar är det vanligt för vätskedensitet uttrycks i andra enheter, så i figuren nedan presenterar vi ett schema som relaterar på huvuddensitetsmätningsenheter och förhållandena mellan dem och standardenheten:
I den observerade figuren presenterar vi de vanligaste enheterna för vätskedensitet, dock du kan stöta på andra enheter, i vilket fall du behöver veta hur du använder internationella enhetssystemprefixsamt utföra volymomvandlingar.
Seockså:Hjälper kallt vatten dig att gå ner i vikt?
Svårighetsgrad (g)
allvar är acceleration att jordens massa utövar på alla kroppar som finns runt dig. Vid havsnivå, allvar da Terra har en intensitet på 9,81 m / s², men de flesta övningar använder denna åtgärd avrundas till 10 m / s², kom ihåg att använda tyngdkraften enligt kravet på övning.
Förskjuten vätskevolym eller kroppsvolym (V)
Volymens storlek som finns i tryckformeln är relaterad till mängden kroppsvolymen är inbäddad i vätskan, eller att förskjuten vätskevolym. Volymen på kroppen i fråga måste mätas i kubikmeter (m³).
Archimedes princip
Enligt spekulationer är Archimedes princip utvecklades när en grekisk matematiker en dag insåg att när han kom in i sitt badkar fullt av vatten faller en stor mängd vätska ut ur badkaret - samma volym som din ockuperade kropp. Efter denna observation drog Archimedes slutsatsen att massan och följaktligen vikten av vattnet som föll från badkaret inte var lika med dess vikt och massa och att denna skillnad skulle förklara varför kroppar flyter.
Det anges då att:
”När någon kropp förs in i en vätska, uppstår en vertikal och uppåt flytande kraft på kroppen. Denna kraft är lika med vikten av förskjuten vätska "
fluktuationsfall
Det är möjligt att jämföra flytande och nedsänkt kroppstäthet för att förutsäga om denna kropp kommer att sjunka, kommer att flyta eller stanna kvar balans. Låt oss kolla in dessa situationer:
→ sjunkande kropp: om föremålet nedsänkt i vätskan sjunker, kan man dra slutsatsen att dess densiteten är större än vätskedensitetenPå samma sätt säger vi att dess vikt är större än vätskans dragkraft.
→ Kropp i balans: om en kropp placerad på en vätska förblir i jämvikt, det vill säga stationär, kan vi säga det kropps- och vätskedensiteter är lika, liksom dess vikt och dragkraft.
→ Flytande kropp: när en kropp flyter, om den släpps ut i en vätska, är kraften som utövas på den större än dess vikt, så vi kan säga att densiteten hos denna kropp är mindre än vätskans densitet där han befinner sig.
Se också: Kan användning av mobiltelefon hela tiden skada din hälsa? Ta reda på det!
uppenbar vikt
Du har nog lagt märke till att vissa kroppar ser ljusare ut än de faktiskt är om de placeras i vattnet. Detta beror på att när vi är nedsänkta, förutom vikten, har vi bärighet verkande. Skillnaden mellan dessa två krafter är känd som den skenbara vikten.
Observera att om vikten och dragkraften har samma storlek kommer kroppens skenbara vikt att vara noll, det vill säga i detta tillstånd är det som om objektet inte hade någon vikt alls och därför kommer det att vara slutade om vätskan.
Exempel på flytkraft
Kolla in några exempel på situationer där det finns en uttrycksfull prestanda för den flytande kraften:
- Eftersom det är mindre tätt än flytande vatten tenderar is att flyta;
- Vattenånga och varm luft tenderar att stiga, eftersom när de är varmare tar de mer utrymme, vilket gör deras densitet mindre än för kall luft;
- Champagnebubblor består av koldioxid, som är en gas många gånger mindre tät än vatten, så när du öppnar en flaska champagne utvisas dessa bubblor våldsamt från vätskan;
- Flytande festballonger gör det på grund av luftens flytkraft, eftersom de är fyllda med mindre täta gaser än atmosfärisk gas, såsom heliumgas.
lösta övningar
Fråga 1-(Enem 2011) I ett experiment som utfördes för att bestämma vattentätheten i en sjö användes vissa material enligt illustrerad: en dynamometer D med en gradering från 0 N till 50 N och en massiv och homogen kub med en 10 cm kant och 3 kg massa. Inledningsvis kontrollerades kalibreringen av dynamometern, vilket bekräftade en avläsning på 30 N när kuben fästes till dynamometern och upphängdes i luften. Genom att sänka kuben i sjövattnet, tills hälften av dess volym var nedsänkt, registrerades avläsningen av 24 N på dynamometern.
Med tanke på att den lokala tyngdacceleration är 10 m / s², är sjöens vattentäthet, i kg / m³:
a) 0,6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
Upplösning
Alternativ b.
Först är det nödvändigt att inse att skillnaden i "vikt" registrerad på dynamometern avser den flytande kraften som utövas av sjövattnet, som i det här fallet var lika med 6 N. Efter det kan vi tillämpa flytkraftsformeln med hjälp av uppgifterna från övningen, observera beräkningen:
För att kunna göra ovanstående beräkning var vi tvungna att konvertera kubens volym, i kubikcentimeter, till kubikmeter.
Fråga 2 -(Enem 2010) Under byggnadsarbeten på en klubb fick en grupp arbetare ta bort en massiv järnskulptur placerad längst ner i en tom pool. Fem arbetare band rep till skulpturen och försökte dra upp den utan framgång. Om poolen är fylld med vatten blir det lättare för arbetare att ta bort skulpturen, eftersom:
a) skulptur kommer att flyta. På det sättet behöver män inte anstränga sig för att ta bort skulpturen från botten.
b) skulpturen kommer att ha en lättare vikt. På detta sätt blir kraftintensiteten som krävs för att lyfta skulpturen lägre.
c) vatten kommer att utöva en kraft på skulpturen proportionellt mot dess massa och uppåt. Denna kraft kommer att läggas till den kraft som arbetarna använder för att avbryta skulpturens viktkraft.
d) vatten kommer att utöva en nedåtgående kraft på skulpturen, och det kommer att få en uppåtgående kraft från poolgolvet. Denna kraft hjälper till att avbryta effekten av viktkraften i skulpturen.
e) vatten kommer att utöva en kraft på skulpturen proportionellt mot dess volym och uppåt. Denna kraft kommer att lägga till den kraft som arbetarna utövar och kan resultera i en uppåtgående kraft som är större än skulpturens vikt.
Upplösning
Alternativ e. När poolen är fylld med vatten kommer den flytande kraften att verka på den, i vertikal och uppåtgående riktning, så den blir "lättare" och lättare att ta bort från botten av poolen.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
