Sadržaj

• Koraci
• Savjet
• Što trebaš

Plutajuća sila je sila koja djeluje na objekt uronjen u fluid u smjeru suprotnom od gravitacije. Kada se objekt stavi u tekućinu, težina predmeta gura tekućinu (tekućinu ili plin), dok uzgon potiskuje objekt prema gore, u suprotnom smjeru gravitacije. Općenito se ova uzgon može izračunati pomoću jednadžbi F_b = V_S × D × g, u kojem F_b je uzgon, V_S je volumen potopljenog dijela, D je gustoća tekućine koja okružuje objekt, a g gravitacija. Da biste naučili kako odrediti uzgon objekta, započnite s 1. korakom u nastavku.

Koraci

Metoda 1 od 2: Upotrijebite jednadžbu plutajuće sile

1. 

   Pronađite glasnoću potopljeni dio objekta. Plutajuća sila koja djeluje na tijelo izravno je u korelaciji s potopljenim volumenskim dijelom predmeta. Drugim riječima, što je veći umivaonik čvrstog tijela, to jači uzgon djeluje na njega. Odnosno, čak i ako je objekt potpuno uronjen u tekućinu, na njega još uvijek djeluje uzgon. Da bi se započelo s izračunavanjem sile uzgona koja djeluje na objekt, prvi je korak obično određivanje volumena volumena koji je natopljen tekućinom. U jednadžbi plutajuće sile ta vrijednost mora biti zapisana u m.
   • Za objekt koji je potpuno uronjen u tekućinu, volumen koji je potopljen bit će jednak volumenu samog predmeta. Za supernatant tekućine razmatramo samo volumni udio ispod površine tekućine.
   • Na primjer, recimo da želimo pronaći uzgon koji djeluje na gumenu kuglu koja pluta u vodi. Ako je kugla savršene kugle promjera 1 m i pluta s točno jednom potopljenom polovicom, volumen potopljenog dijela možemo pronaći izračunavanjem volumena cijele kugle i dijeljenjem na pola. Budući da je volumen kugle (4/3) π (radijus), imamo volumen kugle koji je (4/3) π (0,5) = 0,524 m. 0,524 / 2 = Potopljeno je 0,262 m.

2. 

   
   
   Pronađite gustoću tekućine. Sljedeći korak u pronalaženju plutajuće sile je određivanje gustoće (u kg / m) okolne tekućine. Gustoća je veličina koja se mjeri omjerom mase materije ili materije i odgovarajućeg volumena. Za dva predmeta jednake zapremine objekt veće gustoće bit će teži. Opće je pravilo da što je veća gustoća tekućine, to će veći uzgon imati na tijelo koje u njemu tone. S tekućinama, obično je najlakši način utvrditi gustoću putem referenci.
   • U gornjem primjeru lopta pluta u vodi. Upućivanje na studijsku literaturu govori nam da voda ima specifičnu gustoću 1.000 kg / m.
   • Gustoća mnogih uobičajenih tekućina navedena je u tehničkoj literaturi. Ovaj popis možete pronaći ovdje.

3. 

   
   
   Pronađite gravitaciju (ili drugu silu u smjeru dolje). Bez obzira pada li objekt u fluidu ili pluta u njemu, uvijek je pod silom gravitacije. Zapravo je ta konstanta sila prema dolje 9,81 Njutna / kilogram. Međutim, u slučajevima kada postoji druga sila koja djeluje na tekućinu i tijelo koje u njoj tone, kao što je radijalna sila, tu snagu moramo uzeti u obzir i pri izračunavanju ukupne sile "prema dolje" za cijeli sustav.
   • U gornjem primjeru, ako imamo normalan statički sustav, onda se može pretpostaviti da je jedina sila na dolje koja djeluje na tekućinu i tijelo standardna gravitacija - 9,81 Njutna / kilogram.

4. 

   
   
   Pomnožite volumen s gustoćom i gravitacijom. Kada imate vrijednosti za volumen predmeta (u m), gustoću fluida (u kg / m) i gravitaciju (ili silu sila Newtona / Kilograma), pronalaženje plutajuće sile postaje jednostavno. . Jednostavno ih utrostručite da biste pronašli plutajuću silu u Newtonima.
   • Riješite primjer zadatka uključivanjem vrijednosti u jednadžbu F_b = V_S × D × g. F_b = 0,262 m × 1.000 kg / m × 9,81 N / kg = 2.570 njutna. Ostale bi se jedinice međusobno uništavale, ostavljajući samo Newtonovu jedinicu.

5. 

   U usporedbi s gravitacijom utvrdite pluta li objekt ili ne. Koristeći jednadžbu uzgona, lako ćete pronaći silu koja gura predmet iz tekućine. Međutim, također možete odrediti pluta li materijal ili tone u tekućini ako napravite jedan dodatni korak. Pronađite plutajuću silu koja djeluje na cijelo tijelo (tj. Upotrijebite čitav volumen tijela V_S), a zatim pronađite gravitaciju koja privlači objekt jednadžbom G = (masa predmeta) (9,81 m / s). Ako je plutajuća sila veća od gravitacije, objekt će plutati. S druge strane, ako je gravitacija veća tada će objekt potonuti. Ako su ove dvije sile jednake onda kažemo stvar suspendiran.
   • Obješeni objekt neće plutati iznad vode ili se spustiti na dno dok je u vodi. Viseće u tekućini između površine i dna.
   • Na primjer, recimo da želimo znati može li cilindrična drvena gajba od 20 kg promjera 0,75 metara i visine 1,25 metara plutati u vodi. Moramo izvesti nekoliko koraka za ovaj problem:
     • Prvo je pronaći volumen pomoću formule za volumen cilindra V = π (radijus) (visina). V = π (0,375) (1,25) = 0,55 m.
     • Dalje, pod pretpostavkom da znamo standardnu ​​težinu i gustoću vode, rješavamo plutajuću silu koja djeluje na cijev. 0,55 m × 1000 kg / m × 9,81 N / kg = 5.395,5 Njutna.
     • Sada moramo pronaći gravitaciju koja djeluje na drveni sanduk. G = (20 kg) (9,81 m / s) = 196.2 Newton. Ovaj je rezultat mnogo manji od sile uzgona, pa će cijev plutati.

6. 

   Koristite isti izračun kada je tekućina plin. Kada rješavate probleme s uzgonom, ne zaboravite da tekućina ne mora biti tekućina. Plinovi su poznati i kao tekućine, iako imaju vrlo malu gustoću u usporedbi s drugim vrstama tvari, a plin i dalje može odbiti neke plutajuće predmete u njemu. Dokaz tome je mjehurić helija. Budući da je helij u mjehuriću lakši od tekućine oko sebe (zraka), mjehur će odletjeti! oglas

Metoda 2 od 2: Izvedite jednostavan pokus na plutajućoj sili

1. 

   U veću stavite malu posudu. Sa samo nekoliko predmeta u kući lako ćete u praksi vidjeti učinke uzgona. U ovom eksperimentu pokazujemo da će objekt kada je potopljen trpjeti učinak uzgona, jer zauzima mjesto količine tekućine jednake zapremini potopljenog objekta. U procesu pokusa također pokazujemo kako u praksi pronaći plutajuću silu predmeta. Prvo stavite malu posudu bez poklopca, poput posude ili šalice, u veću posudu, poput velike posude ili kante vode.

2. 

   Napunite malu posudu od ruba do ruba vodom. Morate sipati vodu blizu ruba bez prolijevanja. Budite oprezni u ovom koraku! Ako pustite da se voda prelije, morate potpuno isprazniti veliku posudu i započeti ispočetka.
   • Za ovaj eksperiment pretpostavljamo da voda ima gustoću od 1000 kg / m. Ako ne koristite salamuru ili potpuno drugu tekućinu, većina voda ima gustoću blizu ove referentne vrijednosti, tako da to neće utjecati na rezultate.
   • Ako imate kapaljku, možete je koristiti za kapanje vode u unutarnju posudu tako da razina vode bude do ruba.

3. 

   Uronite mali predmet. Zatim potražite predmet koji može udobno stati u mali spremnik bez oštećenja vodom. Pronađite težinu ovog predmeta u kilogramima (trebali biste upotrijebiti vagu za očitanje u gramima, a zatim je pretvoriti u kilograme). Zatim polako pritisnite predmet u vodu, a da prst ne smočite, dok ne počne plutati ili ga jedva držite, a zatim pustite predmet. Trebali biste vidjeti izlijevanje vode preko ruba unutarnjeg spremnika u vanjski spremnik.
   • Za ovaj primjer, recimo da utisnemo automobil za igračke od 0,05 kg u njegov unutarnji spremnik. Ne moramo znati koliki je volumen automobila da bismo izračunali uzgon, kao što ćemo znati u sljedećem koraku.

4. 

   Prikupiti i izmjeriti preljev vode. Kada neki predmet pritisnete u vodu, on zauzima mjesto neke vode - inače nema mjesta za uranjanje u vodu. Kad potisne vodu iz prolaza, odbija se i stvara uzgon. Sakupite prolivenu vodu iz unutarnje posude i ulijte je u malu mjernu čašu. Količina vode u šalici trebala bi biti jednaka zapremini potopljenog predmeta.
   • Drugim riječima, ako objekt pluta, volumen prelijevanja vode bit će jednak volumenu predmeta potopljenog pod površinu vode. Ako objekt potone, volumen prelijevanja vode bit će jednak volumenu cijelog objekta.

5. 

   Izračunajte količinu prolivene vode. Budući da znate gustoću vode i možete izmjeriti količinu vode koja prelijeva u mjernoj čaši, izračunat ćete količinu vode. Pretvorite volumen u m (internetski pretvarač jedinica poput ovog ovdje može pomoći) i pomnožite ga s gustoćom vode (1.000 kg / m).
   • U gornjem primjeru, pretpostavimo da je automobil s igračkama potopljen u svoj unutarnji spremnik i zauzima oko 2 žlice (0,00003 m) vode. Da biste pronašli masu vode, pomnožite je s gustoćom: 1.000 kg / m × 0.00003 m = 0,03 kg.

6. 

   Usporedite volumen istisnute vode i masu predmeta. Sad kad znate masu i potopljene i istisnute vode, usporedite ove dvije vrijednosti. Ako je masa predmeta veća od količine istisnute vode, objekt će potonuti. S druge strane, ako je zapremina istisnute vode veća, objekt će plutati. To je princip plutanja u praksi - za uzgon mora istisnuti masu vode veću od mase samog tijela.
   • Stoga su predmeti koji su lagani, ali velikog volumena najbolji plutajući objekti. Ovo svojstvo ukazuje na to da šuplji predmeti mogu vrlo dobro plutati. Pogledajmo kanu - dobro pluta jer je iznutra šupalj, tako da može uzeti puno vode, ali masa nije preteška. Da je kanu unutra gust, ne bi mogao dobro plutati.
   • U gornjem primjeru, vozilo mase 0,05 kg veće je od količine vode istisnute za 0,03 kg. To je u skladu s onim što promatramo: automobil je potonuo.
   oglas

Savjet

• Koristite vagu koja se može podesiti na nulu nakon svakog vaganja za dobivanje točnih vrijednosti.

Što trebaš

• Mala šalica ili zdjelica
• Velika zdjela ili bačva
• Mali predmeti koji se mogu uroniti u vodu (poput gumene kuglice)
• Čaša za mjerenje