Статична пловност АвстријаВики во Форумот во Австрија

На статичка пловност (и во течности хидростатска пловност, [1] во гасови аеростатска пловност) е појава дека телото потопено во течност (течност или гас) во состојба на мирување се чини дека губи тежина. [2] Се чини дека телото станало полесно, може дури и да се „повлече“. Со други зборови: неговата тежина е делумно, целосно или прекумерно преку статичка пловност (исто така хидростатска пловност [3]) компензирано.

(Хидро) статичкиот поттик често се користи со (хидро) статичката Пловидбеност изедначена, [4] иако пловноста всушност се однесува само на ефектот што го создава силата.

Ако тежината на телото е поголема од моментално дејствувачката пловна сила, телото тоне во течноста од. Во морнаричкиот жаргон, ова ќе биде случај негативен лифт или Потценување споменати, на пример, во случај на под-пловни клетки во подморници. Ако тежината е помала, телото се крева во течноста на. Движењето управувано од пловност завршува кога силата и плошката ќе пронајдат нова рамнотежа. На пример, балон со топол воздух се крева додека не достигне слој на воздух со помала густина, што предизвикува помала пловност и има иста густина како балонот. Кога има рамнотежа на силите, балонот лебди без никаква промена во надморската височина. Подморница што се појавува на површината на водата може да постигне рамнотежа со делумно напуштање на водата и со тоа намалување на нејзината пловна моќ. Подморницата плови по површината.

Јачината на статичката пловност произлегува од принципот на Архимед, т.е. зависи од тежината што дејствувала врз течноста што сега е раселена. Густината на телото често се споредува со онаа на течноста со цел да се даде изјава за тонењето, лебдењето или зголемувањето на телото. Врската со специфичната тежина на течноста е застарена.

Станете предмети со течност тече наоколу, динамичкиот лифт може исто така да дејствува (што, кога е насочено надолу како притисок на контакт, исто така и како Долна сила е назначено), ова динамичен Пловидбата е физички принцип зад кој летаат птици, авиони и хеликоптери.

Физичка позадина

Пловидбата на тело потопено во течност доаѓа од фактот дека притисокот на течноста во гравитационото поле, т.н. хидростатички притисок, се зголемува со длабочина, [5] односно е различно за секое проширено тело „подолу“ и „горе“. На пример, ако кубоидно тело е потопено со својата база во течност, хидростатичкиот притисок врз основата (на сликата како б обележан) поголем отколку на горниот дел (а) [5] Во случај на тела со неправилна форма, статичката подвижна сила е силата што произлегува од (вертикалните) компоненти на силата на хидростатичките притисоци кои дејствуваат на сите површински делови. [5]

Користејќи го потопениот кубоид, може да се изведе: Сила на пловност F A> делува на тело кое е потопено во течност со густина ρ со количина:

V е волуменот на флуидот поместен од телото, g забрзувањето како резултат на гравитацијата.

Производ на густина и волумен ρ V е масата на течноста поместена од телото. И g ρ V е неговата тежина. Така, статичката сила на пловност одговара на тежината на течноста, која би била на местото на потопеното тело.

Овој однос е познат како архимеден принцип.

Ако статичката сила на пловност F → A> _> се спореди со тежината F → G> _ >> на телото што се разгледува, тогаш односот на густините на телото и течноста е одлучувачки за оваа споредба. Ова е сумирано на таков начин што телото плови во течност кога неговата средна густина е точно иста со онаа на околната течност, дека се крева со помала густина или тоне со поголема густина.

Хидростатичкиот парадокс наведува дека притисокот зависи само од длабочината, а не од обликот на течноста. Затоа силата на пловност е независна од количината на течност во која е потопено телото. Принципот затоа се применува и доколку течноста сè уште има помал волумен од потопениот дел на плови.

Силата на пловност е помала од силата на тежината: тоне

Силата на пловност не само што делува на секое тело кога е потопена во базен, туку е иста и во воздухот. Овој ефект е многу помал во нормални околности (

Фактор 1000) отколку во течност, но за прецизно мерење мора да се земе предвид дека при одредување на масата во воздухот се добива само вредноста на мерење како приближна вредност. Дури и со мали тела како што се капки масло во воздухот, пловноста мора да се земе предвид за прецизни мерења на рамнотежата на силите, видете експеримент Миликан.

Според легендата, Архимед од Сиракуза требало да ја провери златната содржина на круната и еднаш ја натопил круната, а потоа златната шипка со иста тежина во полн контејнер со вода и ја измерил количината на прелеана вода. Галилео Галилеј се сомневал дека Архимед користел рамнотежа на зрак, сличен на оној прикажан погоре, за да ги измери разликите во густината заради различна пловност во водата.

Пловидбата е поголема од тежината: растечки

Силата на подигнување е еднаква на тежината

Лебди

Пливање на површината

Ако, покрај неговата тежина F → G> _ >>, само статичката пловност F → A> _> делува на одморено, делумно потопено тело (на пр. Брод), тогаш се применува силата на пловност во статичката рамнотежа

независно на густината на водата, што има влијание врз длабочината на продирање на телото (во рамнотежа F A/(ρ ¯ V) = g ¯> /> V)> = >>)

Таканаречената рамнотежа во пливањето [14] наведува дека:

Потопен V вкупен волумен = густина d. пловечка густина на течноста >>> = >>>> [14]

Употреба: нацрт на бродови

Пловечките бродови се во стабилна рамнотежа: Кога нуркаат подлабоко во високи бранови, раселениот волумен на вода, а со тоа и пловидбата се зголемуваат и повторно се подигнуваат нагоре. Ако се подигнат премногу, раселениот волумен на вода и пловидбата се намалуваат, а гравитацијата ги остава повторно да потопат.

Ако брод потпети на едната страна, на пр. Б. при вртење круг или вкрстен ветер, нацртот се зголемува од оваа страна, додека се намалува од другата страна. Според променетите услови на притисок, центарот на лифтот се менува и настанува момент кој се спротивставува на петицата и го враќа бродот во почетната позиција штом надворешното влијание ќе се смири.

Ако ферибот е натоварен, неговата тежина се зголемува, па тоне подлабоко влегува во водата и поместува повеќе вода отколку во растоварена состојба. Тогаш делува поради поголемата длабочина на тонење повеќе Сила на пловност, ова е секогаш во рамнотежа со (сега веќе поголема) сила на тежина.

Ако овој брод вози од Северното Море до Елба и на тој начин премине од солена вода во свежа вода (која има помала густина од солената вода), силата на пловност ќе се намали во слатка вода со непроменета длабочина на потопување. Оттука бродот тоне подлабоко додека силата на пловност на поголемиот волумен на тонење повторно не биде во рамнотежа со тежината на бродот.

австријавики
Ознака од слободна табла (лево) и ознака на товарење (десно) на брод: TF = Сладок вода од тропските области
F = freeboard во свежа вода
Т = фриборд во тропска морска вода (солена вода на морето)
S = летна ознака за товарење во езерската вода
W = хонорар во морска вода во зима
WNA = Freeboard во морска вода зима во Северен Атлантик

Налепниците за товарење на бродовите ги означуваат (дозволените) длабочини на потопување во вода со различна густина. Горните два хоризонтални горните рабови на чекорот (кон кружниот) марка за слободна вода за слатка вода во внатрешните води, четири пониски едни под други за погустата солена вода во морињата со различни температури.

Ако метанот се надува од наслаги на хидрат на подморница, ова може да претставува ризик за испорака. Шкотските научници ова го припишуваат на потонувањето на риболов трат откриен во дупката на вештерките во Северното море. Зголемените гасни меури можат толку многу да ја намалат густината на морската вода што бродовите одеднаш ја губат способноста за пливање. [15] [16]

Примена: мерење на густина, мерење на температура

Подвижна сила F A> делува на хидрометар (исто така наречен вретено за густина) кој е потопен во течност со густина ρ, со количина:

Од длабочината на продирање, затоа може да се извлечат заклучоци за густината на течноста, а со тоа и евентуално за содржината на растворени супстанции, што може да се чита на скала прилагодена на намената на хидрометарот. Типичен пример за ова е аерометарот со скала.

Во течен термометар според Галилео Галилеј, плови се распоредени според температурно зависната густина на флуидот на различни висини во соодветната рамнотежна позиција

Галилео термометар ја покажува температурата на течноста заснована на пловидбата на различни тела во течност. Стаклените сфери што се користат за оваа намена, чиј дијаметар е поголем од половина од внатрешниот дијаметар на цилиндерот [17] (така што тие остануваат во стратификацијата и не се „престигнуваат“ едни со други), беа балансирани со помош на течности, така што нивната средна густина од највисоката сфера до најниско зголемување на топката. Бидејќи густината на течноста зависи од температурата, пловидбата се менува во зависност од температурата. На одредена температура, сите сфери се зголемуваат, чии просечни густини се помали од просечната густина на течноста што ги опкружува. Сите сфери тонат, чии средни густини се поголеми од средната густина на околната течност. Тековната температура може да се прочита од налепницата прикачена на топката што лебди на дното. [17] Ако течноста потоа се загрее, т.е. нејзината густина се намалува, друга топка тоне и новата температура повторно може да се прочита од налепницата прикачена на топчето што лебди на дното.

Ефектот на пловност што се менува со температурата се јавува и при нуркање подморница, кога температурата на морската вода се намалува со зголемување на длабочината на водата или подморницата се менува помеѓу топла и ладна морска струја за време на статичко нуркање.

Погледнете ја и илустрацијата за ознаките за товарење на бродот погоре, кои ја земаат предвид различната пловност на бродовите во лето и зима и во студените води на Северен Атлантик и во потоплите тропски води.

Примена: физички играчки

Исто така види

Веб-врски

Индивидуални докази

  1. ↑ Ернст Лечер: Механика и акустика - топлина - оптика.ISBN 3-11-121275-0, стр. 121 (ограничен преглед во „Пребарување книги на Google“), последен пат пристапен во февруари 2020 година.
  2. ↑ ↑озеф Х. Спурк: Механика на флуиди.ISBN 3-540-61308-0, стр. 143 (ограничен преглед во „Пребарување книги на Google“), последен пат пристапен во февруари 2020 година.
  3. ↑Струи. П. 12 (ограничен преглед во пребарување книги на Google), последен пат пристапен во февруари 2020 година.
  4. ↑Физика и радио технологија за морнари. Стр. 48 (ограничен преглед во пребарување на Google Book), последен пат пристапен во февруари 2020 година.
  5. 123 Даглас Ц. ianанколи: физика.ISBN 3-86894-023-5, стр. 460 (ограничен преглед во пребарување книги на Google)
  6. ↑ Овие згради станаа многу поскапи од планираното; на weser-kurier.de
  7. ↑ Ханс-Јоаким Шлихтинг (наставник по физика)
  8. ↑ Ханс-Јоаким Шлихтинг (наставник по физика)
  9. ↑ Дејвид Халидеј, Роберт Ресник, arарл Вокер: Физика на холидеј.ISBN 978-3-527-81260-8, стр. 467 (ограничен преглед во „Пребарување книги на Google“), последен пат пристапен во февруари 2020 година.
  10. ^ Клифорд А. Пиковер: Архимед до Хокинг. Oxford University Press USA - OSO, 2008, ISBN 978-0-19-533611-5, стр. 41 .
  11. ^ Теодор Пашл: Пливање на телото. Во: Учебник за хидраулика за инженери и физичари. Спрингер, Берлин/Хајделберг 1924, ISBN 978-3-642-98315-3, стр. 27–35, дои: 10.1007/978-3-642-99127-1_4 (springer.com [пристапено на 25 февруари 2020 година]).
  12. ↑ Волфганг Демтредер: Експерименталфизик 1 (= учебник Спрингер). Спрингер, Берлин/Хајделберг 2018, ISBN 978-3-662-54846-2, дои: 10.1007/978-3-662-54847-9 (springer.com [пристапено на 25 февруари 2020 година]).
  13. ^ Јохов, Е. Фоерстер: Пресметка и дизајн на бродовите. Во: Книга за помош на бродоградба. Спрингер, Берлин/Хајделберг 1928 година, ISBN 978-3-642-50392-4, стр. 1–150, дои: 10.1007/978-3-642-50701-4_1 (springer.com [пристапено на 25 февруари 2020 година]).
  14. 12 Томас Крист: Хидраулика. Во: формули и табели основно познавање на технологијата. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden 1997, ISBN 978-3-528-14976-5, стр. 197–208, дои: 10.1007/978-3-322-89910-1_16 (springer.com [пристапено на 25 февруари 2020 година) ).
  15. ↑ BBC News: Руина во Северното Море во мистерија на метан. 29 ноември 2000 година (пристапено на 23 јули 2013 година).
  16. ↑ Ханс-Јоаким Шлихтинг (наставник по физика)
  17. 12-тиИгри, физика и забава. Стр. 87 (ограничен преглед во пребарување на Google Book).

„Хидростатичкиот парадокс“ исто така треба да се формулира на следниов начин: Долниот притисок е независен од обликот на садот и зависи само од специфичната тежина на течноста и од вертикалното растојание на нивото на течноста од дното.

-- Химелбауер Јозеф, петок, 15 ноември 2013 година, во 19:07 часот