Sadržaj

• koraci
• Savjet
• Potrebni materijali

Potisak je sila koja djeluje u suprotnom smjeru od gravitacije koji utječe na sve predmete uronjene u fluid. Kad se predmet postavi u fluid, njegova težina gura tekućinu (tekućinu ili plin), dok plovna sila gura objekt prema gore, djelujući protiv gravitacije. Općenito govoreći, ta se sila može izračunati pomoću jednadžbe F_B = V_a × D × g, gdje je F_B je uzgona sila, V_a je potopljeni volumen, D je gustoća tekućine u koju je objekt potopljen, a g je sila gravitacije. Da biste saznali kako odrediti potisak objekta, pogledajte korak 1 za početak.

koraci

Metoda 1 od 2: Korištenje jednadžbe sile uzgona

1. 

   Pronađite volumen potopljenog dijela objekta. Naletna sila koja djeluje na objekt izravno je proporcionalna volumenu predmeta koji je potopljen. Drugim riječima, što je objekt čvršći, veća je uzgona sila koja djeluje na njega. To znači da čak i predmeti koji potonu u tekućinu imaju silu koja ih gura prema gore. Za početak izračunavanja ovog intenziteta, prvi korak je određivanje volumena objekta koji je potopljen. Za jednadžbu ta vrijednost mora biti u metrima.
   • Za objekte koji su u potpunosti potopljeni u tekućinu, potopljeni volumen je isti kao objekt. Za one koji lebde na površini tekućine, smatra se samo volumen ispod površine.
   • Kao primjer, recimo da želimo pronaći plovnu silu koja djeluje na gumenu kuglu koja pluta u vodi. Ako je lopta savršena sfera promjera jednog metra i pliva na pola u vodi, možemo pronaći volumen potopljenog dijela pronalaženjem ukupnog volumena sfere i dijeljenjem na dva. Budući da je volumen sfere dat (4/3) π (radijus), poznato je da ćemo dobiti rezultat (4/3) π (0,5) = 0,524 metra. 0,524 / 2 = 0,262 metra potopljeno.

2. 

   
   
   Pronađite gustoću svoje tekućine. Sljedeći je korak u pronalaženju plovne sile definiranje gustoće (u kilogramima / metru) koje je objekt potopljen. Gustoća je mjera predmeta ili relativne mase tvari po volumenu. S obzirom na dva objekta jednake zapremine, jedan s najvećom gustoćom teži najviše. U pravilu, što je veća gustoća tekućine, to je veća sila uzgona. Sa tekućinama je obično lakše odrediti gustoću pregledavanjem referentnih materijala.
   • U našem primjeru lopta pluta u vodi. Konzultirajući akademsku silu, možemo utvrditi da je gustoća vode oko 1000 kilograma / metar.
   • Gustoće ostalih uobičajenih tekućina navedene su u inženjerskim izvorima. Takav popis možete pronaći ovdje.

3. 

   
   
   Pronađite silu gravitacije (ili drugu sila sila). Bilo da objekt pluta ili je potpuno potopljen, uvijek je podložan sili gravitacije. U stvarnom je svijetu ta konstantna sila jednaka 9,81 Newton / kg, Međutim, u situacijama kada druga sila, poput centrifuge, djeluje na fluid i potopljeni objekt, moraju se uzeti u obzir i da odredi ukupnu sila prema dolje.
   • U našem primjeru, ako se bavimo običnim i nepomičnim sustavom, možemo pretpostaviti da je jedina sila koja djeluje prema dolje navedena sila gravitacije.
   • Međutim, što ako je naša lopta plutala u kanti s vodom, vrteći se velikom brzinom u vodoravnom krugu? U ovom slučaju, pod pretpostavkom da se kanta vrti dovoljno brzo da se osigura da voda i lopta ne padnu, sila sila bi u ovoj situaciji proizašla iz centrifugalne sile stvorene kretanjem kante, a ne od gravitacije zemlje.

4. 

   
   
   Pomnožite volumen × gustoća × gravitacija. Kada imate vrijednosti za volumen vašeg objekta (u metrima), gustoću vaše tekućine (u kilogramima / metru) i silu gravitacije (ili sila sila vašeg sustava), pronalaženje plovne sile je jednostavno. Jednostavno pomnožite ove tri količine da biste pronašli silu u newtonima.
   • Riješimo svoj primjer zamjenom naših vrijednosti u jednadžbi F_B = V_a × D × g. F_B = 0,262 metra × 1000 kilograma / metar × 9,81 newton / kilo = 2570 Njuta.

5. 

   Otkrijte da li vaš objekt pluta usporedbom sa silom gravitacije. Pomoću jednadžbe sile uzgona lako je pronaći silu koja neki predmet istiskuje iz tekućine u koju je potopljen. Međutim, uz malo više rada, možete odrediti i hoće li objekt plutati ili potonuti. Jednostavno pronađite uzdužnu silu za objekt (drugim riječima upotrijebite cijeli volumen kao V_a), a zatim pronađite silu gravitacije jednadžbom G = (masa objekta) (9,81 metar / sekunda). Ako je uzaludna sila veća od sile gravitacije, objekt će plutati. Ali ako je sila gravitacije veća, potonuti će. Ako su isti, objekt se kaže da je "neutralan".
   • Na primjer, recimo da želimo znati hoće li 20-kilogramska cilindrična drvena bačva promjera 0,75 metara i visine 1,25 metra plutati u vodi. Za ovo je potrebno nekoliko koraka:
     • Njegov volumen možemo pronaći formulom V = π (polumjer) (visina). V = π (0,375) (1,25) = 0,55 metara.
     • Nakon toga, pretpostavljajući zadane vrijednosti gravitacije i gustoće vode, možemo odrediti plovnu silu u bačvi. 0,55 metra × 1000 kilograma / metar × 9,81 newton / kilo = 5395.5 Njuti.
     • Sada moramo pronaći gravitacijsku silu u bačvi. G = (20 kg) (9,81 metar / sekunda) = 196.2 Njuti, Puno je manja od plutajuće sile, pa će bačva plutati.

6. 

   Koristite istu tehniku ​​kada vam je tekućina plin. Pri rješavanju problema s ripo imajte na umu da tekućina ne mora biti tekućina. Plinovi se također smatraju tekućim i, iako imaju manju gustoću u usporedbi s drugim vrstama materijala, još uvijek mogu poduprijeti težinu nekih predmeta. Dokaz toga je jednostavan helijev balon. Budući da je plin u balonu manje gust od okolne tekućine, on pluta!

Metoda 2 od 2: Provođenje jednostavnog pokusa

1. 

   U veću posudu stavite malu šalicu ili zdjelu. Uz neke predmete kućanstva lako je vidjeti principe uzgona na djelu! U ovom jednostavnom eksperimentu pokazat ćemo da potopljeni objekt doživljava uzgon, jer istiskuje volumen tekućine jednak volumenu potopljenog predmeta. Dok to radimo pokazujemo i kako pronaći uzletnu snagu eksperimenta. Za početak, mali spremnik, poput posude ili šalice, stavite u veću posudu, poput veće zdjele ili kante.

2. 

   Napunite spremnik iznutra prema rubu. Zatim veću posudu napunite vodom. Želite da nivo vode bude preko ruba, bez prevrtanja. Budi oprezan! Ako prosipate vodu, ispraznite veći spremnik prije ponovnog pokušaja.
   • Za ovaj eksperiment sigurno je pretpostaviti da voda ima gustoću vode sa standardnom vrijednošću od 1000 kilograma / metar. Ako ne koristite slanu vodu ili neku drugu tekućinu, većina vrsta vode ima gustoću blizu referentne.
   • Ako imate kapaljku, može vam biti korisno provjeriti razinu vode u unutarnjem spremniku.

3. 

   Potopite mali predmet. Sada pronađite mali predmet koji se uklapa u unutarnji spremnik i neće ga oštetiti voda. Pronađite masu ovog predmeta u kilogramima (za to upotrijebite ljestvicu). Zatim, ne namočite prste, uronite predmet u vodu dok ne počne plutati ili ga više ne možete držati. Trebali biste primijetiti kako se voda iz unutarnjeg spremnika izliva u vanjski spremnik.
   • Za potrebe našeg primjera, recimo da unutar unutarnjeg spremnika stavljamo kolica s igračkama mase 0,05 kg. Ne trebamo znati volumen automobila da bismo izračunali potisak, kao što ćemo vidjeti sljedeće.

4. 

   Prikupite i izmjerite vodu koju ste prolili. Kad potopite predmet u vodu, dolazi do pomaka vode; da nije, ne bi bilo mjesta da on uđe u vodu. Kada gurne tekućinu, voda se gura natrag, uzrokujući potisak. Uzmite vodu koju ste prolili i stavite je u mjernu čašu. Volumen vode mora biti jednak volumenu potopljenog volumena.
   • Drugim riječima, ako vaš objekt pluta, količina vode koju ispijete bit će jednaka količini predmeta potopljenog u vodu. Ako vaš objekt tone, količina vode koju prolijeva jednaka je količini cijelog objekta.

5. 

   Izračunajte težinu prosute vode. Budući da znate gustoću vode i možete mjeriti volumen koji je prosuo, možete pronaći masu. Jednostavno pretvorite obujam u metre (mrežni alat za pretvorbu, poput ovog, može biti koristan) i pomnožite ga s gustoćom vode (1000 kilograma / metar).
   • Recimo u našem primjeru da se naša kolica potonula i pomaknula oko dvije žlice (0,00003 metra).Da bismo pronašli masu vode, množimo je po njenoj gustoći: 1000 kilograma / metara × 0,00003 metra = 0,03 kilograma.

6. 

   Usporedite pomjereni volumen s masom objekta. Sad kad znate potopljenu masu i raseljenu masu, usporedite ih da vidite koja je veća. Ako je masa potopljenog predmeta u unutarnjem spremniku veća od pomične vodene mase, mora biti potonula. Ali ako je izmještena masa vode veća od, objekt je morao plutati. To je princip uzgona; da bi objekt plutao, on mora istisnuti masu vode veću od mase objekta.
   • Ipak, objekti s manjom masom, ali većom količinom, su objekti koji najviše plutaju. Ovo svojstvo znači da šuplji predmeti lebde. Pomislite na kanu; lebdi jer je šuplje, tako da može pomicati puno vode, a da pritom nema veliku masu. Da su kanui bili čvrsti, ne bi dobro plutali.
   • U našem primjeru automobil ima masu 0,05 kg, veću od istisnute vode, 0,03 kg. Ovo potvrđuje naš rezultat: automobil tone.

Savjet

• Za dobivanje točnih mjerenja koristite ljestvicu koja se može dobiti na nuli nakon svakog čitanja.

Potrebni materijali

• Mala šalica ili zdjela
• Velika zdjela ili kanta
• Mali predmet koji treba potopiti (poput gumene kuglice)
• Čaša za mjerenje