Si të llogarisni buoyancy: 12 hapa (me imazhe)

Përmbajtje:

Si të llogarisni buoyancy: 12 hapa (me imazhe)
Si të llogarisni buoyancy: 12 hapa (me imazhe)

Video: Si të llogarisni buoyancy: 12 hapa (me imazhe)

Video: Si të llogarisni buoyancy: 12 hapa (me imazhe)
Video: Perqindja - Si Llogaritet Ajo 2024, Marsh
Anonim

Buoyancy është forca që vepron në drejtim të kundërt me drejtimin e gravitetit që prek të gjitha objektet e zhytura në një lëng. Kur një objekt vendoset në një lëng, pesha e tij e shtyn lëngun (lëngun ose gazin), ndërsa forca lundruese e shtyn objektin lart, duke vepruar kundër gravitetit. Në terma të përgjithshëm, kjo forcë mund të llogaritet me ekuacionin FB = Vs × D × g, ku FB është forca lundruese, Vs është vëllimi i zhytur, D është dendësia e lëngut në të cilin objekti është zhytur, dhe g është forca e gravitetit. Për të mësuar se si të përcaktoni përthithjen e objektit, shihni hapin 1 për të filluar.

hapa

Metoda 1 nga 2: Përdorimi i ekuacionit të forcës lundruese

Llogaritni Buoyancy Hapi 1
Llogaritni Buoyancy Hapi 1

Hapi 1. Gjeni vëllimin e pjesës së zhytur të objektit

Forca lundruese që vepron mbi një objekt është drejtpërdrejt proporcionale me vëllimin e objektit që është zhytur. Me fjalë të tjera, sa më i fortë të jetë objekti, aq më e madhe është forca lundruese që vepron mbi të. Kjo do të thotë që edhe objektet që fundosen në një lëng kanë një forcë që i shtyn ato lart. Për të filluar llogaritjen e këtij intensiteti, hapi i parë është të përcaktoni vëllimin e objektit që është zhytur. Për ekuacionin, kjo vlerë duhet të jetë në metra3.

  • Për objektet që janë zhytur plotësisht në lëng, vëllimi i zhytur është i njëjtë me objektin. Për ata që notojnë në sipërfaqen e lëngut, merret parasysh vetëm vëllimi nën sipërfaqe.
  • Si shembull, le të themi se duam të gjejmë forcën lundruese që vepron në një top gome që noton në ujë. Nëse topi është një sferë e përsosur, një metër në diametër dhe gjysmë lundron në ujë, ne mund të gjejmë vëllimin e pjesës së zhytur duke gjetur vëllimin e përgjithshëm të sferës dhe duke u ndarë me dy. Meqenëse vëllimi i sferës jepet me (4/3) π (rreze)3, dihet se do të kemi një rezultat (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 metra3. 0, 524/2 = 0.262 metra3 i zhytur në ujë.
Llogaritja e anijes Hapi 2
Llogaritja e anijes Hapi 2

Hapi 2. Gjeni dendësinë e lëngut tuaj

Hapi tjetër në procesin e gjetjes së forcës lundruese është përcaktimi i densitetit (në kilogram/metër3) prej të cilave objekti është zhytur. Dendësia është një masë e peshës relative të një objekti ose të substancës sipas vëllimit. Duke pasur parasysh dy objekte me vëllim të barabartë, ai me densitet më të madh peshon më shumë. Si rregull, sa më i madh dendësia e lëngut, aq më e madhe është forca lundruese që ai ushtron. Me lëngjet, është përgjithësisht më e lehtë të përcaktohet dendësia duke shikuar materialet referuese.

  • Në shembullin tonë, topi po noton mbi ujë. Duke u konsultuar me një forcë akademike, mund të zbulojmë se dendësia e ujit është rreth 1000 kilogram/metër3.
  • Dendësitë e lëngjeve të tjera të zakonshme janë të listuara në burimet inxhinierike. Një listë e këtyre mund të gjendet këtu.
Llogaritja e anijes Hapi 3
Llogaritja e anijes Hapi 3

Hapi 3. Gjeni forcën e gravitetit (ose forcë tjetër në rënie)

Pavarësisht nëse objekti lundron ose është zhytur plotësisht, ai gjithmonë i nënshtrohet forcës së gravitetit. Në botën reale, kjo forcë konstante është e barabartë me 9, 81 Njutonë/kilogramMe Sidoqoftë, në situatat kur një forcë tjetër, siç është një centrifugë, po vepron mbi një lëng dhe objektin e zhytur, gjithashtu duhet të merret parasysh për të përcaktuar forcën totale në rënie.

  • Në shembullin tonë, nëse kemi të bëjmë me një sistem të zakonshëm dhe të palëvizshëm, mund të supozojmë se forca e vetme që vepron poshtë është forca e gravitetit të përmendur më lart.
  • Sidoqoftë, çfarë nëse topi ynë po notonte në një kovë me ujë, duke u rrotulluar me shpejtësi të madhe në një rreth horizontal? Në këtë rast, duke supozuar se kova po rrotullohet mjaft shpejt për të siguruar që si uji ashtu edhe topi të mos bien, forca rënëse në këtë situatë do të rrjedhte nga forca centrifugale e krijuar nga lëvizja e kovës, jo nga graviteti i tokës.
Llogaritja e anijes Hapi 4
Llogaritja e anijes Hapi 4

Hapi 4. Shumëzoni vëllimin × dendësinë × gravitetin

Kur keni vlera për vëllimin e objektit tuaj (në metra 3), dendësia e lëngut tuaj (në kilogram/metër3) dhe forca e gravitetit (ose forca rënëse e sistemit tuaj), gjetja e forcës lundruese është e lehtë. Thjesht shumëzoni këto tre madhësi për të gjetur forcën në njutonë.

Le ta zgjidhim shembullin tonë duke i zëvendësuar vlerat tona në ekuacionin FB = Vs × D × g. FB = 0.262 metra3 1000 os/metër3 × 9, 81 njutonë/kilogram = 2570 Njutonë.

Llogaritja e anijes Hapi 5
Llogaritja e anijes Hapi 5

Hapi 5. Zbuloni nëse objekti juaj noton duke e krahasuar atë me forcën e gravitetit

Duke përdorur ekuacionin e forcës lundruese, është e lehtë të gjesh forcën që po shtyn një objekt nga lëngu në të cilin është zhytur. Sidoqoftë, me pak më shumë punë, është gjithashtu e mundur të përcaktohet nëse objekti do të notojë apo të fundoset. Thjesht gjeni forcën lundruese për objektin (me fjalë të tjera, përdorni të gjithë vëllimin e tij si Vs), pastaj gjeni forcën e gravitetit me ekuacionin G = (masa e objektit) (9,81 metra/sekondë2) Nëse forca lundruese është më e madhe se graviteti, objekti do të notojë. Por nëse forca e gravitetit është më e madhe, ajo do të fundoset. Nëse ato janë të barabarta, objekti quhet "neutral".

  • Për shembull, le të themi se duam të dimë nëse një fuçi druri cilindrike prej 20 kilogramësh me një diametër prej 0.75 metra dhe një lartësi prej 1.25 metra do të notojë mbi ujë. Kjo kërkon disa hapa:

    • Vëllimin e tij mund ta gjejmë me formulën V = π (rreze)2(lartësia). V = π (0, 375)2(1, 25) = 0, 55 metra3.
    • Pas kësaj, duke supozuar vlerat e paracaktuara për gravitetin dhe densitetin e ujit, ne mund të përcaktojmë forcën lundruese në fuçi. 0, 55 metra3 1000 os/metër3 × 9, 81 njutonë/kilogram = 5395, 5 Njutonë.
    • Tani duhet të gjejmë forcën e gravitetit në fuçi. G = (20 kg) (9.81 metra/sekondë)2) = 196, 2 NjutonëMe Muchshtë shumë më pak se forca lundruese, kështu që fuçi do të notojë.
Llogaritja e anijes Hapi 6
Llogaritja e anijes Hapi 6

Hapi 6. Përdorni të njëjtën teknikë kur lëngu juaj është gaz

Kur zgjidhni problemet e tipit, mos harroni se lëngu nuk duhet të jetë një lëng. Gazrat gjithashtu konsiderohen të lëngshëm dhe, pavarësisht se kanë densitet më të ulët në krahasim me llojet e tjera të materies, prapëseprapë mund të mbajnë peshën e disa objekteve. Një tullumbace e thjeshtë me helium është dëshmi për këtë. Meqenëse gazi i tullumbace është më pak i dendur se lëngu përreth, ai noton!

Metoda 2 nga 2: Kryerja e një eksperimenti të thjeshtë të lundrimit

Llogaritja e anijes Hapi 7
Llogaritja e anijes Hapi 7

Hapi 1. Vendosni një filxhan ose tas të vogël në një enë më të madhe

Me disa artikuj nga shtëpia, është e lehtë të shohësh parimet e lundrimit në veprim! Në këtë eksperiment të thjeshtë, ne do të demonstrojmë se një objekt i zhytur përjeton shtytje sepse zhvendos një vëllim lëngu të barabartë me vëllimin e objektit të zhytur. Ndërsa e bëjmë këtë, ne gjithashtu demonstrojmë se si të gjejmë forcën e lundrimit të një eksperimenti. Për të filluar, vendosni një enë të vogël, të tillë si një tas ose filxhan, brenda një ene më të madhe, siç është një tas ose kovë më e madhe.

Llogaritja e anijes Hapi 8
Llogaritja e anijes Hapi 8

Hapi 2. Mbushni enën nga brenda deri në buzë

Pastaj mbushni enën më të madhe me ujë. Ju dëshironi që niveli i ujit të jetë deri në skaj pa u përmbysur. Bej kujdes! Nëse uji derdhet, zbrazni enën më të madhe para se të provoni përsëri.

  • Për këtë eksperiment, është e sigurt të supozohet se uji ka dendësinë e ujit ka vlerën e paracaktuar prej 1000 kg/metër3Me Nëse nuk përdorni ujë të kripur ose një lëng të ndryshëm, shumica e llojeve të ujit kanë një densitet afër vlerës së referencës.
  • Nëse keni një pikatore, mund të jetë shumë e dobishme të kontrolloni nivelin e ujit në enën e brendshme.
Llogaritja e anijes Hapi 9
Llogaritja e anijes Hapi 9

Hapi 3. Zhyt një objekt të vogël

Tani gjeni një objekt të vogël që përshtatet brenda enës së brendshme dhe nuk do të dëmtohet nga uji. Gjeni masën e këtij objekti në kilogramë (përdorni një shkallë për këtë). Pastaj, pa i lagur gishtat, zhytni objektin në ujë derisa të fillojë të notojë ose nuk mund ta mbani më. Ju duhet të vini re që uji nga ena e brendshme derdhet në enën e jashtme.

Për qëllimet e shembullit tonë, le të themi se po vendosim një makinë lodër me masë 0.05 kg në enën e brendshme. Ne nuk kemi nevojë të dimë vëllimin e makinës për të llogaritur shtytjen, siç do të shohim më tej

Llogaritja e anijes Hapi 10
Llogaritja e anijes Hapi 10

Hapi 4. Mblidhni dhe matni ujin e derdhur

Kur zhyt një objekt në ujë, ndodh një zhvendosje e ujit; nëse jo, nuk do të kishte vend që ai të hynte në ujë. Kur shtyn lëngun, uji kthehet prapa, duke shkaktuar lundrim. Merrni ujin e derdhur dhe vendoseni në një gotë matëse. Vëllimi i ujit duhet të jetë i barabartë me vëllimin e zhytur.

Me fjalë të tjera, nëse objekti juaj noton, vëllimi i ujit që keni derdhur do të jetë i barabartë me vëllimin e objektit të zhytur në ujë. Nëse objekti juaj fundoset, vëllimi i ujit që derdhet është i barabartë me vëllimin e të gjithë objektit

Llogaritja e anijes Hapi 11
Llogaritja e anijes Hapi 11

Hapi 5. Llogaritni peshën e ujit të derdhur

Meqenëse e dini densitetin e ujit dhe mund të matni vëllimin që është derdhur, mund ta gjeni masën. Thjesht shndërroni vëllimin në metra3 (një mjet konvertimi në internet si ky mund të jetë i dobishëm) dhe shumëzojeni atë me densitetin e ujit (1000 kg/metër3).

Në shembullin tonë, le të themi se karroca jonë u mbyt dhe u zhvendos rreth dy lugë (0, 00003 metra)3) Për të gjetur masën e ujit, shumëzojmë me dendësinë e tij:: 1000 kilogram/metër3 0,0003 metra3 = 0.03 kilogramë.

Llogaritja e anijes Hapi 12
Llogaritja e anijes Hapi 12

Hapi 6. Krahasoni vëllimin e zhvendosur me masën e objektit

Tani që e njihni masën e zhytur dhe masën e zhvendosur, krahasojini ato për të parë se cila është më e madhe. Nëse masa e objektit të zhytur në enën e brendshme është më e madhe se masa e ujit të zhvendosur, ai duhet të jetë fundosur. Por nëse masa e zhvendosur e ujit është më e madhe se ajo, objekti duhet të ketë notuar. Ky është parimi i lundrimit; që një objekt të notojë, duhet të zhvendosë një masë uji më të madhe se objekti.

  • Gjithashtu, objektet me masa më të vogla por vëllime më të mëdha janë objektet që notojnë më shumë. Kjo pronë do të thotë që objektet e zbrazëta notojnë. Mendoni për një kanoe; noton sepse është i zbrazët, kështu që mund të zhvendosë shumë ujë pa pasur nevojë të ketë një masë të madhe. Nëse kanotet ishin të forta, ato nuk do të notonin mirë.
  • Në shembullin tonë, makina ka një masë prej 0.05 kilogramë, më e madhe se uji i zhvendosur, 0.03 kilogramë. Kjo konfirmon rezultatin tonë: makina fundoset.

Recommended: