Ö yüzdürme kısmen veya tamamen suya batmış cisimlere etkiyen kuvvettir. sıvılar, hava ve su gibi. itme birvektör büyüklüğüOrada, ölçün Newtonher zaman işaret eden aynıyön Ve içinde duyukarşısında daldırılmış vücudun ağırlığına. Arşimet ilkesine göre, bir cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin büyüklüğü şuna eşittir: Ağırlık vücudun daldırılması nedeniyle yer değiştiren sıvının.
BakAyrıca: Pascal teoremi ve hidrolik pistonların işleyişi
itme tanımı
itme bir güç bazı vücut bir sıvı içinde yer kapladığında ortaya çıkar. Bu tür bir güç, yalnızca yer değiştiren sıvı hacmi, Hem de sıvı yoğunluğu ve yerel yerçekimi. Bu bilgilere dayanarak, kaldırma kuvvetinin modülünü hesaplamak için kullanılan formüle bakalım:
VE – itme (N)
d – sıvı yoğunluğu (kg/m³)
V – daldırılan vücut hacmi veya yer değiştiren sıvı hacmi (m³)
Bazı itme örnekleriyle daha ileri gitmeden önce, her birini açıklayacağız. büyüklüklerilgili itme hesabında. Konuyu daha derine inmek istiyorsanız, aşağıdaki yazımıza göz atmanızı öneririz. Hidrostatik
. Bu makalede, fizikte bu çalışma alanı için en önemli olan her şeye genel bir bakış bulacaksınız.BakAyrıca: Dalgalar hakkında bilmeniz gereken her şey
itme (E)
itme vektörbu nedenle, bu büyüklükle hesaplamalar yapmak için, vektör toplama kuralları. Ayrıca, çünkü bir güç, daha karmaşık alıştırmaların çözümü, sonunda, Newton'un ikinci yasasıBir cisme uygulanan net kuvvetin, kütlesinin ve ivmesinin ürününe eşit olduğunu iddia eden.
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
Aşağıdaki şekil, ağırlık ve kaldırma kuvveti olarak bir cismin bir sıvıya tamamen daldırıldığı bir durumu göstermektedir. aynı yönde (dikey), ancak zıt yönlerde, ortaya çıkan kuvvet farkı ile hesaplanabilir. iki:
Sunulan şemadan, nasıl yapıldığını görmek mümkündür. şamandıra dengesiyani bir cismin batacağını mı yoksa suda mı kalacağını bilmek mümkündür:
- Cismin ağırlığı sıvının uyguladığı itme kuvvetinden büyükse cisim batar;
- Cismin ağırlığı, sıvının uyguladığı itme kuvvetine eşitse, cisim dengede kalacaktır;
- Vücut ağırlığı uygulanan itme kuvvetinden daha az ise, nesne sıvı yüzeyine yüzer.
BakAyrıca: Kuantum Fiziği insanlığa nasıl katkıda bulundu?
Sıvı yoğunluğu (d)
bu yoğunlukveya sıvının belirli kütlesi, aşağıdakileri ifade eder: birim sıvı hacmi başına madde miktarı. Yoğunluk bir büyüklüktırmanış, metreküp başına kilogram (kg/m³) biriminde ölçülür, buna göre Uluslararası Ölçüm Sistemi (Sİ).
Aşağıdaki cismin yoğunluğunu hesaplamak için kullanılan formülü kontrol edin:
Başlangıçta, tüm cisimlerin yoğunluğu saf suyun yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak ölçülüyordu, bu nedenle normal basınç ve sıcaklık koşulları (1 atm ve 25 °C) altında suyun yoğunluğu şu şekilde tanımlanır: 1.000 kg/m³.
Hesaplamalar yapmak için SI birimlerini kullanmamıza rağmen, sıvı yoğunluğu için yaygındır. diğer birimlerde ifade edilir, bu nedenle aşağıdaki şekilde ilgili bir şema sunuyoruz. de ana yoğunluk ölçüm birimleri ve bunlar ile standart birim arasındaki ilişkiler:
Gözlenen şekilde, sıvı yoğunluğu için en yaygın birimleri sunuyoruz, ancak, başka birimlerle de karşılaşabilirsiniz, bu durumda nasıl kullanılacağını bilmeniz gerekir. uluslararası birim sistem önekleriyanı sıra gerçekleştirmek hacim dönüşümleri.
BakAyrıca:Soğuk su kilo vermenize yardımcı olur mu?
Önem (g)
yerçekimi hızlanma Dünya'nın kütlesinin tüm cisimlere uyguladığı etrafınızdakiler. Deniz seviyesinde, Yerçekimi da Terra'nın yoğunluğu 9.81 m/s²'dir, ancak çoğu egzersiz bu ölçüyü kullanır. 10 m/s²'ye yuvarlanmış, yerçekimini aşağıdaki ifadenin gerektirdiği şekilde kullanmayı unutmayın. egzersiz yapmak.
Yer değiştiren sıvı hacmi veya vücut hacmi (V)
İtme formülünde yer alan hacmin büyüklüğü, vücut hacmi sıvıya gömülüdür, veya yer değiştiren sıvı hacmi. Söz konusu cismin hacmi metreküp (m³) cinsinden ölçülmelidir.
Arşimet Prensibi
Spekülasyonlara göre, Arşimet ilkesi Bir gün, Yunan matematikçi, küvetine dolup taştığını fark ettiğinde geliştirildi. su, küvetten çok miktarda sıvı düşer - sizin kapladığınız hacimle aynı vücut. Bu gözlemden sonra Arşimet, küvetten düşen suyun kütlesinin ve dolayısıyla ağırlığının kendi ağırlığına ve kütlesine eşit olmadığı ve bu farkın bedenler neden yüzer.
Daha sonra şöyle belirtilmektedir:
“Bir sıvının içine herhangi bir cisim sokulduğunda, cisim üzerinde dikey ve yukarı doğru bir kaldırma kuvveti oluşur. Bu kuvvet, yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir"
dalgalanma durumları
Bu cismin olup olmadığını tahmin etmek için sıvının ve batık cismin yoğunluklarını karşılaştırmak mümkündür. batacak, yüzecek ya da içeride kal denge. Bu durumları inceleyelim:
→ batan vücut: Sıvıya batırılan nesne batarsa, şu sonuca varılabilir: yoğunluk sıvı yoğunluğundan büyüktür, benzer şekilde, ağırlığının sıvı tarafından uygulanan itme kuvvetinden daha büyük olduğunu söylüyoruz.
→ Dengedeki vücut: bir sıvının üzerine konan cisim dengede kalıyorsa yani durmuşsa diyebiliriz ki vücut ve sıvı yoğunlukları eşittir, ağırlığı ve itişi gibi.
→ Yüzer gövde: bir cisim yüzerken, bir sıvı içinde gevşetilirse, üzerine uygulanan itme, ağırlığından daha büyüktür, bu nedenle diyebiliriz ki, bu cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür nerede kendini bulur.
Ayrıca bakınız: Sürekli cep telefonu kullanmak sağlığınıza zarar verir mi? Ortaya çıkar!
görünür ağırlık
Muhtemelen fark etmişsinizdir ki, bazı cisimler suya yerleştirildiğinde gerçekte olduklarından daha hafif görünürler. Bunun nedeni, daldırıldığında, ağırlığa ek olarak, yüzdürme oyunculuk. Bu iki kuvvet arasındaki fark, görünen ağırlık olarak bilinir.
Ağırlık ve itme kuvveti aynı büyüklüğe sahipse, cismin görünen ağırlığı sıfır olacaktır, yani bu durumda cismin hiç ağırlığı yokmuş gibi olacaktır ve bu nedenle, durdu sıvı hakkında.
yüzdürme örnekleri
Kaldırma kuvvetinin anlamlı bir performansının olduğu durumlara ilişkin bazı örneklere göz atın:
- Sıvı sudan daha az yoğun olduğu için buz yüzer;
- Su buharı ve sıcak hava yükselme eğilimindedir, çünkü daha sıcak olduklarında daha fazla yer kaplarlar ve yoğunluklarını soğuk havanınkinden daha az yapar;
- Şampanya kabarcıkları oluşur karbon dioksit, sudan çok daha az yoğun bir gazdır, bu nedenle bir şişe şampanya açtığınızda, bu kabarcıklar sıvıdan şiddetle dışarı atılır;
- Yüzen parti balonları, helyum gazı gibi atmosferik gazdan daha az yoğun olan gazlarla dolduruldukları için atmosferik havanın kaldırma kuvveti nedeniyle bunu yapar.
Alıştırmalar çözüldü
Soru 1-(Enem 2011) Bir göldeki suyun yoğunluğunu belirlemek için yapılan bir deneyde, bazı malzemeler kullanılmıştır. resimde: 0 N ile 50 N arasında dereceli bir D dinamometresi ve 10 cm kenarlı ve 3 kg kütleli masif ve homojen bir küp. İlk olarak, dinamometrenin kalibrasyonu kontrol edildi, küp dinamometreye takıldığında ve havada asılı kaldığında 30 N'lik bir okuma doğrulandı. Küp, hacminin yarısı suya daldırılana kadar göl suyuna daldırılarak dinamometreye 24 N okuması kaydedilmiştir.
Yerel yerçekimi ivmesinin 10 m/s² olduğu dikkate alındığında, kg/m³ cinsinden göl suyu yoğunluğu:
a) 0.6
b) 1.2
c) 1.5
d) 2.4
e) 4.8
çözüm
Alternatif b.
İlk olarak, dinamometrede kaydedilen "ağırlık" farkının, bu durumda 6 N'ye eşit olan göl suyunun uyguladığı kaldırma kuvvetine işaret ettiğini anlamak gerekir. Bundan sonra, alıştırma tarafından sağlanan verileri kullanarak yüzdürme formülünü uygulayabilir, hesaplamayı gözlemleyebiliriz:
Yukarıdaki hesaplamayı yapabilmek için, küpün santimetreküp cinsinden hacmini metreküpe çevirmemiz gerekiyordu.
Soru 2 -(Enem 2010) Bir kulüpte yapılan inşaat çalışmaları sırasında, bir grup işçi, boş bir yüzme havuzunun dibine yerleştirilmiş devasa bir demir heykeli kaldırmak zorunda kaldı. Beş işçi heykele ip bağladı ve heykeli kaldırmaya çalıştı ama başarılı olamadı. Havuz suyla doldurulursa, işçilerin heykeli kaldırması daha kolay olacaktır:
a) heykel yüzer. Bu şekilde, erkeklerin heykeli alttan çıkarmak için zorlamalarına gerek kalmayacak.
b) heykelin ağırlığı daha hafif olacaktır Bu şekilde heykeli kaldırmak için gereken kuvvetin yoğunluğu daha düşük olacaktır.
c) su heykele kütlesiyle orantılı ve yukarı doğru bir kuvvet uygulayacaktır. Bu kuvvet, işçilerin heykelin ağırlık kuvvetinin hareketini iptal etmek için kullandıkları kuvvete eklenecektir.
d) su heykele aşağı doğru bir kuvvet uygulayacak ve havuz tabanından yukarı doğru bir kuvvet alacaktır. Bu kuvvet, ağırlık kuvvetinin heykel üzerindeki etkisine karşı koymaya yardımcı olacaktır.
e) su heykele hacmiyle orantılı ve yukarı doğru bir kuvvet uygulayacaktır. Bu kuvvet, işçilerin uyguladığı kuvveti artıracak ve heykelin ağırlığından daha büyük bir yukarı doğru kuvvetle sonuçlanabilir.
çözüm
Alternatif e. Havuz su ile dolduğunda, kaldırma kuvveti ona dikey ve yukarı yönde etki edecek, bu nedenle daha “hafif” olacak ve havuzun tabanından daha kolay uzaklaştırılacaktır.
Rafael Hellerbrock tarafından
Fizik öğretmeni
