О плавучість - сила, що діє на предмети, частково або повністю занурені в рідини, як повітря і вода. Тяга aвелич векторатам, виміряти в ньютонів, який завжди вказує на те саменапрямку і в сенспротилежний до ваги зануреного тіла. Згідно з принципом Архімеда, плавуча сила на тілі має величину, рівну Вага рідини, яка була витіснена внаслідок занурення тіла.
Дивисьтакож: Теорема Паскаля та функціонування гідравлічних поршнів
визначення тяги
Тяга a міцність що виникає, коли якесь тіло займає простір усередині рідини. Така міцність залежить виключно від об’єм рідини, яка витіснилася, так само, як щільність рідини та місцева вага. Виходячи з цієї інформації, давайте розглянемо формулу, яка використовується для розрахунку модуля виштовхувальної сили:
І - тяга (N)
d - щільність рідини (кг / м3)
V - об'єм зануреного в тіло або витіснений об'єм рідини (м³)
Перш ніж продовжувати з деякими прикладами тяги, ми пояснимо кожен із них величіберуть участь при розрахунку тяги. Якщо ви хочете глибше заглибитися в тему, радимо ознайомитися з нашим текстом далі
Гідростатика. У цій статті ви знайдете огляд усього, що є найбільш важливим для цієї галузі вивчення фізики.Дивисьтакож: Все, що потрібно знати про хвилі
тяга (E)
тяга є вектортому, щоб зробити розрахунки з такою величиною, необхідно застосувати правила додавання векторів. Крім того, оскільки це a міцність, вирішення більш складних вправ вимагає, щоб, зрештою, ми застосовували Другий закон Ньютона, який стверджує, що чиста сила на тіло дорівнює добутку його маси та прискорення.
Наступний малюнок ілюструє випадок, коли тіло повністю занурене в рідину, оскільки діє вага та плавучість. в тому ж напрямку (вертикальному), але в протилежних напрямках, результуючу силу можна розрахувати за різницею два:
За представленою схемою можна побачити, як плаваючий баланс, тобто можна знати, чи тіло потоне або залишиться на плаву:
- Якщо вага тіла перевищує тягу, яку чинить рідина, предмет зануриться;
- Якщо вага тіла дорівнює тязі, яку чинить рідина, предмет залишатиметься в рівновазі;
- Якщо вага тіла менше напруги, що чиниться, предмет випливе на поверхню рідини.
Дивисьтакож: Як квантова фізика сприяла людству?
Щільність рідини (d)
THE щільність, або питома маса рідини, відноситься до кількість речовини на одиницю об’єму рідини. Щільність - це величпідйом, що вимірюється в одиницях кілограмів на кубічний метр (кг / м³), відповідно до Міжнародна система вимірювань (SI).
Перевірте формулу, яка використовується для розрахунку щільності тіла нижче:
Спочатку густину всіх тіл вимірювали як функцію щільності чистої води, тому щільність води при нормальних умовах тиску і температури (1 атм і 25 ° С) визначається в 1000 кг / м3.
Незважаючи на те, що ми використовуємо одиниці вимірювання СІ для розрахунків, це загальне для щільності рідини виражається в інших одиницях, тому на малюнку нижче ми представляємо схему, яка стосується в основні одиниці виміру щільності та взаємозв'язки між ними та стандартною одиницею:
На спостережуваному малюнку ми представляємо найпоширеніші одиниці густини рідини, однак, ви можете зіткнутися з іншими блоками, і в цьому випадку вам потрібно знати, як користуватися префікси системи міжнародних одиницьа також виконувати об'ємні перетворення.
Дивисьтакож:Чи допомагає холодна вода схуднути?
Серйозність (г)
сила тяжіння прискорення що маса Землі впливає на всі тіла що навколо вас. На рівні моря сила тяжіння da Terra має інтенсивність 9,81 м / с², однак більшість вправ використовують цей захід округлений до 10 м / с², не забувайте використовувати силу тяжіння, як вимагає формулювання вправа.
Переміщений об'єм рідини або об'єм тіла (V)
Величина об'єму, яка міститься у формулі тяги, пов'язана з величиною об'єм тіла вкладається в рідину, або, щоб витіснений об’єм рідини. Об'єм даного тіла повинен вимірюватися в кубічних метрах (м³).
Принцип Архімеда
За припущеннями, Принцип Архімеда була розроблена, коли одного разу грецький математик зрозумів, що коли він увійшов до своєї ванни води, з ванни випадає велика кількість рідини - того самого обсягу, який займала ваша тіло. Після цього спостереження Архімед дійшов висновку, що маса і, отже, вага води, що впала з ванни, не дорівнювали її вазі та масі, і що ця різниця пояснювала б чому тіла плавають.
Потім зазначається, що:
“Коли будь-яке тіло вводиться в рідину, на тілі виникає вертикальна і висхідна виштовхуюча сила. Ця сила дорівнює вазі рідини, що витісняється "
випадки коливань
Можна порівняти щільність рідини та зануреного тіла, щоб передбачити, чи є це тіло тоне, буде плавати або залишитися в баланс. Давайте перевіримо такі ситуації:
→ тонуче тіло: якщо предмет, занурений у рідину, тоне, можна зробити висновок, що його щільність більше щільності рідини, аналогічно, ми говоримо, що його вага більша, ніж тяга, що чиниться рідиною.
→ Тіло в рівновазі: якщо тіло, розміщене на рідині, залишається в рівновазі, тобто нерухомо, ми можемо це сказати щільність тіла та рідини рівна, а також його вага та тяга.
→ Плавуче тіло: коли тіло плаває, якщо воно потрапляє в рідину, тяга, що чиниться на нього, перевищує його вагу, тому можна сказати, що щільність цього тіла менше щільності рідини де він опиняється.
Дивіться також: Чи може постійне використання стільникового телефону завдати шкоди вашому здоров’ю? Дізнайся!
видима вага
Ви, напевно, помічали, що деякі тіла виглядають легшими, ніж насправді, якщо їх помістити у воду. Це тому, що, занурившись, окрім ваги, ми маємо і плавучість діючий. Різниця між цими двома силами відома як очевидна вага.
Зверніть увагу, що якщо вага та тяга мають однакову величину, видима вага тіла буде нульовою, тобто в такому стані це як би якщо об’єкт взагалі не мав ваги, а отже, він буде зупинився про рідину.
Приклади плавучості
Ознайомтеся з декількома прикладами ситуацій, в яких спостерігається виражена сила виштовхування:
- Оскільки він менш щільний, ніж рідка вода, лід має тенденцію плисти;
- Водяна пара та гаряче повітря, як правило, піднімаються, оскільки, коли вони нагріваються, вони займають більше місця, завдяки чому їх щільність стає меншою, ніж у холодного повітря;
- Бульбашки шампанського складаються з вуглекислий газ, який є газом у багато разів менш щільним, ніж вода, тому, коли ви відкриваєте пляшку шампанського, ці бульбашки сильно витісняються з рідини;
- Аеростати з плаваючою стороною роблять це через плавучість атмосферного повітря, оскільки вони заповнені газами менш щільними, ніж атмосферний газ, такими як газ гелію.
розв’язані вправи
Питання 1-(Enem 2011) В експерименті, проведеному для визначення густини води в озері, використовувались деякі матеріали відповідно до проілюстровано: динамометр D з градуюванням від 0 Н до 50 Н і масивний і однорідний куб з ребром 10 см і масою 3 кг. Спочатку перевіряли калібрування динамометра, перевіряючи показання 30 Н, коли куб був прикріплений до динамометра і підвішений у повітрі. Занурюючи куб у озерну воду, поки не занурили половину його обсягу, на динамометрі реєстрували показники 24 Н.
Враховуючи, що місцеве прискорення сили тяжіння дорівнює 10 м / с², щільність води в озері, в кг / м³, становить:
а) 0,6
б) 1.2
в) 1,5
г) 2.4
д) 4.8
Дозвіл
Альтернатива b.
По-перше, необхідно усвідомити, що різниця у “вазі”, записана на динамометрі, стосується виштовхувальної сили, яка чиниться озерною водою, яка в даному випадку дорівнювала 6 Н. Після цього ми можемо застосувати формулу плавучості, використовуючи дані, надані вправою, спостерігаємо за розрахунком:
Для того, щоб зробити вищевказаний розрахунок, нам довелося перетворити об’єм куба в кубічних сантиметрах у кубічні метри.
Питання 2 -(Enem 2010) Під час будівельних робіт у клубі групі робітників довелося зняти масивну залізну скульптуру, розміщену на дні порожнього басейну. П'ятеро робітників прив'язали до скульптури мотузки і намагалися підтягнути її, але безуспішно. Якщо басейн наповнений водою, працівникам буде легше зняти скульптуру, оскільки:
а) скульптура буде плисти. Таким чином, чоловікам не потрібно буде напружуватися, щоб зняти скульптуру знизу.
б) скульптура буде легшою за вагою. Таким чином, інтенсивність сили, необхідної для підняття скульптури, буде нижчою.
в) вода буде чинити силу на скульптуру, пропорційну її масі, і вгору. Ця сила буде додана до сили, яку робітники використовують для скасування дії вагової сили скульптури.
г) вода буде надавати на скульптуру силу, що знижується, і вона буде отримувати силу вгору від підлоги басейну. Ця сила допоможе скасувати дію сили ваги в скульптурі.
д) вода буде чинити силу на скульптуру, пропорційну її обсягу та вгору. Ця сила додасть сили, яку роблять робітники, і може призвести до сили вгору, що перевищує вагу скульптури.
Дозвіл
Альтернатива e. Коли басейн буде наповнений водою, на нього буде діяти плавуча сила, у вертикальному і вгору напрямку, тому він буде «легшим» і буде легше видалятися з дна басейну.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
