Хидростатска сила на пловност - Механика на флуиди
Ве очекуваат повеќе видеа за учење и бројни материјали:
Комплетен пакет за студенти по инженерство
Видеото се вчитува .
Ако видеото не се појави по кратко време:
Водич за гледање видео
Познато е дека телото во течност (на пример, вода) има помала тежина отколку ако телото е „на копно“. Ова може лесно да се измери, на пример, со помош на пролетен динамометар. Телото се мери „на копно“, потоа се потопува во вода и тежината се мери повторно. Willе видите дека телото тежи помалку во вода. Ова значи дека силата мора да се спротивстави на тежината во течноста што се разгледува. Оваа сила, која се спротивставува на тежината на тежината, се нарекува Пловидбеност $ F_A $. Лифтот, пак, е самиот изглед.
Причината за создавање пловност е хидростатичкиот притисок (исто така и гравитациониот притисок), кој е различен по големина на различна длабочина (колку подлабоко, толку поголема).
Лифтот може да се изведе од него. Од притисок е помал на помала длабочина $ h_1 $ отколку на поголема длабочина $ h_2 $, првично важи следново:
$ p_1 Кликнете овде за проширување
Закон на Архимед
Силата на пловност што делува на телото е еднакви тежината на количината на течност поместена од неа.
Значи пловидбата одговара Тежина на раселената течност (Архимедски принцип):
Тежината на количината на течност $ G_ $ што е поместена од телото може да се пресмета со:
метод
$ F_A = G_ = \ rho_; g \; V_ $ Пловидбеност
Пловната сила $ F_A $ ја зема предвид густината на течноста $ \ rho_ $, гравитационото забрзување $ g = 9,81 frac $ и обемот на раселената количина на течност $ V_ $ (= волумен на телото).
Од горенаведената равенка може да се заклучи дека Пловидбеност на тело, колку е поголем неговиот потопен волумен, толку е поголем. Во исто време, волуменот на потопеното тело поместува подеднакво голем волумен на течност.
Известување
Пловидбата предизвикува телото да се појави со губење на тежината. Неговата ефективна тежина е само тогаш
метод
$ m $ маса на телото
Затоа може да се наведе дека тело кое е потопено во течност доживува пловност што доведува до намалување на ефективната тежина на телото. Силата на пловност е тежината на поместениот волумен на вода (не тежината на телото).
Мијалник, издигнување, плови
Следното прашање е дали потопеното тело тоне, се крева или е во рамнотежа (лебди). За ова, треба да ја споредиме тежината на телото со пловидбената сила:
метод
$ F_ = F_A - G_ $ Резултирачка моќ
$ F_A = \ rho_ \ cdot g \ cdot V_ $
Три случаи може да резултираат од горенаведената формула:
Случај 1: $ G_ F_A $
Резултирачката сила $ F_ $ поени вертикално надолу. Телото се движи надолу.
Случај 3: $ G_ = F_A $
Резултирачката сила е нула и телото останува во својата позиција (плови). Во оваа ситуација, дури и малите промени во статичкиот притисок се проблематични, што доведува до движење на телото нагоре и надолу.
Резиме лифт
Ако некое тело е потопено во течност, притисокот на дното е поголем од притисокот на горниот дел. Ова резултира во вертикална сила на кревање на телото нагоре. Оваа пловидба одговара на тежината на раселената течност (закон на Архимед). Ако просечната густина на телото е помала од густината на течноста, силата на пловност е поголема од силата на тежината. Потоа работи Не Ако други сили дејствуваат на тоа (на пример, хоризонтални сили), телото се крева и плива. Од друга страна, ако нејзината густина е поголема од течноста, телото тоне надолу. Ако, сепак, густината е иста, телото останува во својата позиција.
Пример: сила на подигнување и резултат на сила
пример
Нека се дадат две топчиња, и двете се потопени во вода. Едната топка е изработена од челик со густина од $ \ rho = 7,85 kg/dm ^ 3 $, другата топка е направена од дрво со густина од $ \ rho = 0,8 kg/dm ^ 3 $. Двете топчиња имаат дијаметар од 200 mm. Водата има густина од $ \ rho = 999,97 кг/м ^ 3 $.
Колку се големи пловните сили на двете топки?
Колкава е добиената сила на двете топки? Што точно се случува со топчињата?
Пред сè, се одредуваат силите за подигнување на двете топки. Силата на пловност е еднаква на тежината на количината на вода поместена од топчињата. Ова значи дека се сметаат густината на водата, волуменот на телото (= поместен волумен на вода) и гравитационото забрзување:
$ F_A ^ = 999,97 \ frac \ cdot 9,81 \ frac \ cdot \ frac \ pi \ cdot (0,1 м) ^ 3 = 41,09 N $.
$ F_A ^ = 999,97 \ frac \ cdot 9,81 \ frac \ cdot \ frac \ pi \ cdot (0,1 м) ^ 3 = 41,09 N $.
Како што е веќе опишано погоре, силата на пловност е сила насочена вертикално нагоре (бидејќи силата на долната страна е поголема од силата на горната страна). Бидејќи тука се претпоставува позитивна нагорна z-оска, $ F_A $ е позитивно.
И двете пловни сили се исти, бидејќи се земаат предвид само густината на водата и волуменот на топчињата. Бидејќи и двата имаат ист волумен, силите на подигнување се исто така исти. Сепак, дрвената топка има многу помала густина од челичната топка. Резултатот сега може да се искористи за да се утврди што точно се случува со топчињата во водата.
$ F_ ^ = (999,97 \ frac - 7,850 \ frac) \ cdot 9,81 \ frac \ cdot \ frac \ cdot \ pi \ cdot (0,1 m) ^ 3 = -281,48 N $.
Негативниот знак значи дека добиената сила е насочена надолу. За возврат значи дека топката се движи надолу.
$ F_ ^ = (999,97 \ frac - 800 \ frac) \ cdot 9,81 \ frac \ cdot \ frac \ cdot \ pi \ cdot (0,1 m) ^ 3 = 8,22 N $.
Позитивниот знак значи дека добиената сила е насочена нагоре. За возврат значи дека топката се движи нагоре.
Длабочината на потопување нема никакво влијание овде топката е целосно потопена.
Видео: Хидростатичка пловна сила
Видеото се вчитува .
Ако видеото не се појави по кратко време:
Водич за гледање видео
Друга интересна содржина на темата
Димензии за конструкцијата на возилото
Можеби темата за димензии за конструкција на возило (класи на возила) од нашиот онлајн курс е исто така за вас Технологија на возила Интересно.
Интеракција на неколку сили
Можеби предметот на интеракција на неколку сили (кинетика: причина за движења) од нашиот онлајн курс е исто така за вас физика Интересно.
Инертен систем
Можеби предметот на инерцијалниот систем (кинетика на масовната точка) од нашиот курс преку Интернет е исто така за вас Инженерска механика 3: динамика Интересно.