Садржај

• Кораци
• Савети
• Потребни материјали

Потисак је сила која делује супротно од смера гравитације која утиче на све предмете потопљене у течност. Када се предмет постави у флуид, његова тежина гура течност (течност или гас), док пловна сила гура предмет према горе, делујући против гравитације. Опћенито говорећи, ова сила може се израчунати помоћу једначине Ф_Б = В_с × Д × г, где је Ф_Б је узгона сила, В_с је потопљена запремина, Д је густина течности у којој је објект потопљен и г је сила гравитације. Да бисте сазнали како да одредите потисак објекта, погледајте корак 1 да бисте започели.

Кораци

Метода 1 од 2: Коришћење једначине силе пловности

1. 

   Пронађите јачину звука потопљеног дела објекта. Налетна сила која делује на објект директно је пропорционална запремини предмета који је потопљен. Другим речима, што је објект чвршћи, већа је узрочна сила која делује на њега. То значи да чак и предмети који тоне у течност имају силу која их гура према горе. За почетак израчунавања овог интензитета, први корак је одређивање волумена објекта који је потопљен. За једначину, ова вредност мора бити у метрима.
   • За објекте који су у потпуности потопљени у течност, потопљена запремина је иста као и објект. За оне који лебде на површини течности, сматра се само запремина испод површине.
   • Као пример, рецимо да желимо да нађемо пловну силу која делује на гумену куглу која плута у води. Ако је лопта савршена сфера, пречника једног метра, и лебди на пола у води, можемо пронаћи волумен потопљеног дела проналажењем укупне запремине сфере и дељењем на два. Пошто је запремина сфере изражена са (4/3) π (радијус), познато је да ћемо имати резултат (4/3) π (0.5) = 0.524 метра. 0,524 / 2 = 0,262 метра потопљено.

2. 

   
   
   Пронађите густину течности. Следећи корак у проналажењу пловне силе је дефинисање густине (у килограмима / метру) којој је предмет потопљен. Густина је мјера предмета или релативне тежине твари у запремини. С обзиром на два објекта једнаке запремине, један с највећом густином теже највише. По правилу, што је већа густоћа течности, већа је сила узгона. Са течностима, обично је лакше одредити густоћу гледањем на референтне материјале.
   • У нашем примеру лопта плута у води. Конзултирајући академску снагу, можемо утврдити да је густина воде приближно 1000 килограма / метар.
   • Густине осталих уобичајених течности су наведене у инжењерским изворима. Такав списак можете наћи овде.

3. 

   
   
   Пронађите силу гравитације (или другу сила доле). Било да је објект плутајући или потпуно потопљен, увек је подложан сили гравитације. У стварном свету је та константна сила једнака 9,81 Њут / кг. Међутим, у ситуацијама када друга сила, попут центрифуге, делује на течност и потопљени предмет, такође се морају узети у обзир да се одреди укупна сила доле.
   • У нашем примеру, ако се бавимо обичним и непомичним системом, можемо претпоставити да је једина сила која делује ниже, сила гравитације која је горе поменута.
   • Међутим, шта ако је наша лопта плутала у канти са водом, вртећи се великом брзином у водоравном кругу? У овом случају, под претпоставком да се кашика врти довољно брзо да се осигура да вода и лопта не падну, сила доле би у овој ситуацији произашла из центрифугалне силе створене кретањем канте, а не од гравитације земље.

4. 

   
   
   Помножите запремину × густина · гравитација. Када имате вредности запремине вашег предмета (у метрима), густине течности (у килограмима / метру) и силе гравитације (или сила сила вашег система), проналажење пловне силе је лако. Једноставно помножите ове три количине да бисте пронашли силу у невтонима.
   • Решимо наш пример заменом наших вредности у једначини Ф_Б = В_с × Д × г. Ф_Б = 0,262 метра × 1000 килограма / метар × 9,81 њутон / килограм = 2570 Невтонс.

5. 

   Откријте да ли ваш објект плута упоређујући га са силом гравитације. Помоћу једначине силе пловности лако је пронаћи силу која истискује предмет из течности у коју је потопљен. Међутим, уз мало више рада, такође можете одредити да ли ће објекат плутати или потонути. Једноставно пронађите уздужну силу за објект (другим речима, користите цео волумен као В_с), а затим пронађите силу гравитације са једначином Г = (маса објекта) (9,81 метар / секунди). Ако је узалудна сила већа од силе гравитације, објекат ће плутати. Али ако је сила гравитације већа, она ће потонути. Ако су исти, објект се каже "неутралан".
   • На пример, рецимо да желимо да знамо да ли ће 20 килограмска цилиндрична дрвена бачва пречника 0,75 метара и висине 1,25 метра плутати у води. За ово је потребно неколико корака:
     • Његов волумен можемо пронаћи формулом В = π (радијус) (висина). В = π (0,375) (1,25) = 0,55 метара.
     • Након тога, претпостављајући задане вредности гравитације и густине воде, можемо одредити пловну силу у бачви. 0,55 метра × 1000 килограма / метар × 9,81 невтон / кило = 5395.5 Њути.
     • Сада морамо пронаћи гравитациону силу у бачви. Г = (20 кг) (9,81 метра / секунда) = 196.2 Њути. Она је много мања од пловне силе, па ће барел плутати.

6. 

   Користите исту технику када вам је течност гас. Када решавате проблеме са рипо, упамтите да течност не мора да буде течност. Гасови се такође сматрају течним и, упркос мањој густини у поређењу с другим врстама материјала, и даље могу подржати тежину неких предмета. Доказ тога је и једноставан хелијумски балон. Пошто је гас у балону мање густ од течности која окружује, он плута!

Метода 2 од 2: Извођење једноставног покуса

1. 

   У већу посуду ставите малу шољу или посуду. Уз неке предмете за домаћинство лако је видети принципе узгона на делу! У овом једноставном експерименту показаћемо да потопљени објект доживљава плутајућу количину, јер он помера волумен течности једнак запремини потопљеног објекта. Радећи ово, такође демонстрирамо како пронаћи уздржану силу експеримента. За почетак, малу посуду, попут посуде или шоље, ставите у већу посуду, попут веће посуде или канте.

2. 

   Напуните посуду изнутра до ивице. Затим већу посуду напуните водом. Желите да ниво воде буде преко ивице, без превртања. Бити пажљив! Ако просипате воду, испразните већи контејнер пре поновног покушаја.
   • За овај експеримент је сигурно претпоставити да вода има густину воде која има стандардну вредност од 1000 килограма / метар. Ако не користите слану воду или неку другу течност, већина врста воде има густину блиску референтној.
   • Ако имате капаљку, може бити корисно да проверите ниво воде у унутрашњој посуди.

3. 

   Потопите мали предмет. Сада пронађите мали предмет који се уклапа у унутрашњу посуду и неће бити оштећен водом. Нађите масу овог предмета у килограмима (користите скали за то). Затим, без да се влажите прстима, уроните предмет у воду док не почне плутати или га више не можете држати. Требало би приметити да се вода из унутрашњег контејнера излива у спољни контејнер.
   • За потребе нашег примера, рецимо да у унутрашњи контејнер постављамо колица играчака масе 0,05 кг. Не морамо да знамо запремину аутомобила да бисмо израчунали потисак, као што ћемо видети следеће.

4. 

   Сакупите и измерите воду коју сте пролили. Када потопите предмет у воду, долази до премештања воде; да није, не би било мјеста да он уђе у воду. Када гурне течност, вода се гура назад, изазивајући потисак. Узмите воду коју сте пролили и ставите је у мерну шољу. Запремина воде мора бити иста као и потопљена запремина.
   • Другим речима, ако ваш објект плута, запремина воде коју просуте биће једнака запремини предмета потопљеног у воду. Ако ваш објект тоне, запремина воде коју исплива једнака је количини целог објекта.

5. 

   Израчунајте тежину просуте воде. Пошто знате густину воде и можете да измерите запремину која је просута, можете пронаћи масу. Једноставно претворите запремину у метре (мрежни алат за конверзију, попут овог, може бити користан) и помножите са густином воде (1000 килограма / метар).
   • У нашем примеру, рецимо да се наша колица потонула и кретала око две кашике (0,00003 метра).Да бисмо пронашли масу воде, помножимо је са њеном густином :: 1000 килограма / метара × 0,00003 метра = 0,03 килограма.

6. 

   Упоредите потиснуту запремину са масом објекта. Сада када знате потопљену масу и расељену масу, упоредите их да бисте видели која је већа. Ако је маса потопљеног предмета у унутрашњој посуди већа од расељене водене масе, мора да је потонула. Али ако је расељена маса воде већа од, предмет мора да је плутао. Ово је принцип пловности; да би објект лебдио, он мора замијенити масу воде већу од масе објекта.
   • Ипак, објекти са мањом масом, али већом запремином, су објекти који највише плутају. Ово својство значи да шупљи предмети лебде. Замислите кану; плута јер је шупље, тако да може да се креће пуно воде, а да не мора имати велику масу. Да су кануи били чврсти, не би добро плутали.
   • У нашем примеру аутомобил има масу од 0,05 кг, већу од расељене воде, 0,03 кг. Ово потврђује наш резултат: аутомобил тоне.

Савети

• За добијање тачних мерења користите скали која може бити занемарена након сваког читања.

Потребни материјали

• Мала шоља или чинија
• Велика посуда или канта
• Мали предмет за потапање (попут гумене кугле)
• Мерна чаша