Si të llogarisni forcën lundruese: 12 hapa (me foto) - Këshilla

Mënyrat për të llogaritur forcën lundruese - Këshilla

Përmbajtje

Hapat
Këshilla
Çfarë ju duhet

Forca lundruese është forca që vepron në një objekt të zhytur në lëng në drejtim të kundërt me gravitetin. Kur një objekt vendoset në një lëng, pesha e objektit shtyn lëngun (lëngun ose gazin) ndërsa lulëzimi e shtyn objektin lart, në drejtim të kundërt të gravitetit. Në përgjithësi, kjo lundrim mund të llogaritet duke përdorur ekuacione F_b = V_S × D × g, në të cilën F_b është lulëzimi, V_S është vëllimi i pjesës së zhytur, D është dendësia e lëngut që rrethon objektin, dhe g është graviteti. Për të mësuar se si të përcaktoni avionin e një objekti, filloni me Hapin 1 më poshtë.

Hapat

Metoda 1 nga 2: Përdorni ekuacionin e forcës lundruese

Gjeni vëllimin pjesa e zhytur e objektit. Lundrimi që vepron në objekt është i ndërlidhur drejtpërdrejt me pjesën e vëllimit të zhytur të objektit. Me fjalë të tjera, sa më i madh të jetë lavamani i një trupi të fortë, aq më e fortë është lulëzimi që vepron mbi të. Kjo do të thotë, edhe nëse objekti është zhytur plotësisht në lëng, ka akoma një avion që vepron mbi të. Për të filluar llogaritjen e forcës së lulëzimit që vepron në një objekt, hapi i parë është zakonisht të përcaktohet vëllimi i vëllimit që është ngjyhet në lëng. Në ekuacionin për forcën lundruese, kjo vlerë duhet të shkruhet në m.
- Për një objekt të zhytur plotësisht në lëng, vëllimi që është zhytur do të jetë i barabartë me vëllimin e vetë objektit. Për supernatantin e lëngut, ne konsiderojmë vetëm fraksionin e vëllimit nën sipërfaqen e lëngut.
- Për shembull, le të themi se duam të gjejmë lulëzimin që vepron në një top gome që noton në ujë. Nëse topi është një sferë e përsosur me diametër 1 m dhe ajo noton me saktësisht gjysmën e zhytur, ne mund të gjejmë vëllimin e pjesës së zhytur duke llogaritur vëllimin e të gjithë topit dhe duke e ndarë atë në gjysmë. Meqenëse vëllimi i sferës është (4/3) π (rrezja), kemi vëllimin e topit që të jetë (4/3) π (0,5) = 0,524 m. 0,524 / 2 = 0.262 m u mbyt.
Gjeni dendësinë e lëngut. Hapi tjetër në gjetjen e forcës lundruese është përcaktimi i dendësisë (në kg / m) të lëngut përreth. Dendësia është një sasi e matur nga raporti i masës së një lënde ose lënde me vëllimin përkatës të saj. Për dy objekte me vëllim të barabartë, objekti me një dendësi më të lartë do të jetë më i rëndë. Rregulli i përgjithshëm është se sa më e lartë dendësia e një lëngu, aq më e madhe do të ushtrojë lulëzimi në trupin që zhytet në të. Me lëngje, zakonisht mënyra më e lehtë për të përcaktuar densitetin është përmes referencave.
- Në shembullin e mësipërm, topi noton në ujë. Literatura e studimit të referencës na tregon se uji ka një dendësi specifike 1000 kg / m.
- Dendësia e shumë lëngjeve të zakonshëm është dhënë në literaturën teknike. Këtë listë mund ta gjeni këtu.
Gjeni gravitetin (ose një forcë tjetër që drejtohet poshtë). Pavarësisht nëse një objekt zhytet ose noton në një lëng, ai është gjithmonë nën forcën e gravitetit. Në fakt, kjo konstante e forcës rënëse është gati 9,81 Njuton / kilogram. Sidoqoftë, në rastet kur ekziston një forcë tjetër që vepron mbi lëngun dhe trupi fundoset në të siç është forca radiale, ne gjithashtu duhet ta marrim parasysh këtë forcë kur llogarisim forcën totale "poshtë" për të gjithë sistemin.
- Në shembullin e mësipërm, nëse kemi një sistem normal statik, atëherë mund të supozohet se forca e vetme në rënie që vepron në lëng dhe trup është graviteti standard - 9,81 Njuton / kilogram.
Shumëzoni vëllimin me dendësi dhe gravitet. Kur keni vlerat për vëllimin e objektit (në m), dendësinë e lëngut (në kg / m) dhe gravitetin (ose forcën në rënie të sistemit Njuton / Kilogram), gjetja e forcës lundruese bëhet e lehtë. . Thjesht trefishojini këto për të gjetur forcën lundruese në Newtons.
- Zgjidh problemin shembull duke futur vlerat në ekuacionin F_b = V_S × D × g. F_b = 0,262 m × 1,000 kg / m × 9,81 N / kg = 2.570 Njutona. Njësitë e tjera do të asgjësonin njëra-tjetrën, duke lënë vetëm njësinë e Njutonit.
Përcaktoni nëse objekti noton apo jo duke krahasuar me gravitetin. Duke përdorur ekuacionin për lundrim, do të gjeni lehtësisht forcën që e shtyn objektin nga lëngu. Sidoqoftë, gjithashtu mund të përcaktoni nëse materiali noton ose fundoset në lëng nëse bëni një hap shtesë. Gjeni forcën lundruese që vepron në të gjithë trupin (domethënë, përdorni të gjithë vëllimin e trupit V_S), atëherë gjeni gravitetin që tërheq objektin nga ekuacioni G = (masa e objektit) (9,81 m / s). Nëse forca lundruese është më e madhe se graviteti, objekti do të notojë. Nga ana tjetër, nëse graviteti është më i madh, atëherë objekti do të fundoset. Nëse këto dy forca janë të barabarta atëherë ne themi gjënë pezulluar.
- Një objekt i pezulluar nuk do të notojë mbi ujë ose të zhytet në fund ndërsa është në ujë. Do të pezullohet në lëng midis sipërfaqes dhe pjesës së poshtme.
- Për shembull, le të themi se duam të dimë nëse një arkë prej druri cilindrike 20 kg me një diametër prej 0,75 metra dhe një lartësi prej 1,25 metra mund të notojë në ujë. Ne duhet të kryejmë disa hapa për këtë problem:
  - E para është gjetja e vëllimit duke përdorur formulën për vëllimin e cilindrit V = π (rrezja) (lartësia). V = π (0.375) (1.25) = 0,55 m.
  - Tjetra, duke supozuar se njohim gravitetin standard dhe dendësinë e ujit, ne zgjidhim për forcën lundruese që vepron në tytë. 0,55 m × 1000 kg / m × 9,81 N / kg = 5,395,5 Njutoni.
  - Tani duhet të gjejmë gravitetin që vepron në arkë prej druri. G = (20 kg) (9,81 m / s) = 196.2 Njutoni. Ky rezultat është shumë më i vogël se forca e lundrimit, kështu që fuçi do të notojë.
Përdorni të njëjtën llogaritje kur lëngu është një gaz. Kur zgjidhni problemet me lundrimin, mos harroni se lëngu nuk duhet të jetë i lëngët. Gazrat njihen gjithashtu si lëngje edhe pse kanë një dendësi shumë të vogël krahasuar me llojet e tjera të materies, dhe gazi ende mund të sprapsë disa nga objektet lundruese në të. Flluska e heliumit është prova e kësaj. Meqenëse heliumi në një flluskë është më i lehtë se lëngu rreth tij (ajri), flluska do të fluturojë larg! reklamë

Metoda 2 nga 2: Kryeni një eksperiment të thjeshtë mbi forcën lundruese

Vendosni një tas të vogël në një tas më të madh. Vetëm me disa objekte në shtëpi, do të shihni lehtësisht efektet e lulëzimit në praktikë. Në këtë eksperiment, ne tregojmë se kur një objekt është i zhytur, ai do të vuajë efektin e lulëzimit, sepse zë vendin e sasisë së lëngut që është e barabartë me vëllimin e objektit të zhytur. Në procesin e bërjes së eksperimenteve ne gjithashtu tregojmë se si të gjejmë forcën lundruese të objektit në praktikë. Së pari vendosni një enë të vogël, pa kapak, siç është një tas ose filxhan, në një enë më të madhe siç është një tas i madh ose kovë me ujë.
Mbushni një enë të vogël, buzë më buzë me ujë. Ju duhet ta derdhni ujin afër buzës pa e derdhur atë. Bëni kujdes në këtë hap! Nëse e lini ujin të vërshojë, duhet ta zbrazni enën e madhe plotësisht dhe ta filloni nga e para.
- Për këtë eksperiment, supozojmë se uji ka një dendësi prej 1000 kg / m. Nëse nuk përdorni shëllirë ose një lëng krejtësisht të ndryshëm, shumica e ujërave kanë një dendësi afër kësaj vlere referimi, kështu që rezultatet nuk do të ndikohen.
- Nëse keni një pikues, mund ta përdorni për të pikuar ujë në enën e brendshme, kështu që niveli i ujit të jetë deri në buzë.
Zhyt një objekt të vogël. Tjetra, shikoni për një objekt që mund të përshtatet në një enë të vogël pa dëmtime të ujit. Gjeni peshën në kilogram të këtij objekti (duhet të përdorni shkallën për leximin në gram dhe më pas ta ktheni atë në kilogram). Pastaj ngadalë shtypni objektin në ujë pa e lagur gishtin derisa të fillojë të notojë ose mezi mund ta mbani atë, dhe më pas lëshoni objektin. Ju duhet të shihni derdhjen e ujit mbi buzë të enës së brendshme në enën e jashtme.
- Për këtë shembull, le të themi se po shtypim një makinë lodër 0,05 kg në enën e saj të brendshme. Ne nuk kemi nevojë të dimë vëllimin e makinës për të llogaritur aviancën, siç do ta dimë në hapin tjetër.
Mblidhni dhe matni tejmbushjen e ujit. Kur shtypni një objekt në ujë, ai zë vendin e pak uji - përndryshe nuk ka hapësirë për ta zhytur në ujë. Kur e shtyn ujin jashtë shtegut, uji zmbraps dhe krijon lulëzim. Mblidhni ujin e derdhur nga ena e brendshme dhe hidheni në kupën e vogël matëse. Vëllimi i ujit në kupë duhet të jetë i barabartë me vëllimin e objektit të zhytur.
- Me fjalë të tjera, nëse objekti noton, vëllimi i ujit të tejmbushur do të jetë i barabartë me vëllimin e objektit të zhytur nën sipërfaqen e ujit. Nëse objekti fundoset, vëllimi i tejmbushjes së ujit do të jetë i barabartë me vëllimin e tërë objektit.
Llogaritni sasinë e ujit të derdhur. Meqenëse e dini dendësinë e ujit dhe mund të matni vëllimin e ujit të tejmbushur në një filxhan matës, do të llogaritni vëllimin e ujit. Shndërroni vëllimin në m (një konvertues i njësisë në internet si ky mund të ndihmojë këtu) dhe shumëzojeni atë me dendësinë e ujit (1.000 kg / m).
- Në shembullin e mësipërm, supozoni që makina lodër është zhytur në enën e saj të brendshme dhe zë rreth 2 lugë gjelle (0.00003 m) ujë. Për të gjetur masën e ujit, shumëzojeni këtë me dendësi: 1.000 kg / m × 0.00003 m = 0,03 kg.
Krahasoni vëllimin e ujit të zhvendosur dhe masën e objektit. Tani që njihni masat e ujit të zhytur dhe atë të zhvendosur, krahasoni këto dy vlera. Nëse masa e objektit është më e madhe se vëllimi i ujit të zhvendosur, objekti do të fundoset. Nga ana tjetër, nëse vëllimi i vëllimit të ujit të zhvendosur është më i madh, atëherë objekti do të notojë. Ky është parimi i lundrimit në praktikë - për një trup lundrues duhet të zhvendosë një masë uji më të madhe se masa e trupit vetë.
- Prandaj, objektet që janë të lehta, por të mëdha në vëllim janë objektet më të mira lundruese. Kjo veti tregon se objektet e zbrazëta mund të notojnë shumë mirë. Le të hedhim një vështrim në kanoe - ajo noton mirë sepse është e zbrazët brenda, kështu që mund të marrë shumë ujë, por masa nuk është shumë e rëndë. Nëse kanoe ishte e trashë brenda nuk do të ishte në gjendje të notonte mirë.
- Në shembullin e mësipërm, një automjet me një masë prej 0,05 kg është më i madh se një vëllim i ujit të zhvendosur me 0,03 kg. Kjo është në përputhje me atë që vërejmë: makina është fundosur.
reklamë