Жүзу күші - бұл ауырлыққа қарама -қарсы күш, ол сұйықтыққа батқан барлық заттарға әсер етеді. Зат сұйықтыққа салынған кезде, заттың массасы сұйықтыққа (сұйықтыққа немесе газға) қысылады, ал көтергіш күш затты ауырлық күшіне итереді. Жалпы алғанда, бұл көтергіш күшті теңдеу арқылы есептеуге болады Fа = В.т × × г, Ф -мена бұл көтерілу күші, В.т су астындағы заттың көлемі, сұйықтың тығыздығы, ал g - тартылыс күші. Нысанның көтергіштігін қалай анықтау керектігін білу үшін бастау үшін төмендегі 1 -қадамды қараңыз.
Қадам
2 -ші әдіс 1: жүзу теңдеуін қолдану
Қадам 1. Заттың суға батқан бөлігінің көлемін табыңыз
Объектіге әсер ететін көтерілу күші су астындағы заттың көлеміне пропорционал. Басқаша айтқанда, заттың батып кеткен қатты бөлігі неғұрлым үлкен болса, соғылған затқа соғатын күш соғұрлым үлкен болады. Бұл дегеніміз, сұйықтыққа батқан объектілер объектіні жоғары итеретін көтергіш күшке ие. Объектіге әсер ететін көтерілу күшін есептеуді бастау үшін, сіздің бірінші қадамыңыз әдетте сұйықтыққа батқан заттың көлемін анықтау болып табылады. Жүзу теңдігі үшін бұл мән метрде болуы керек3.
- Сұйықтыққа толығымен батқан объект үшін су астындағы көлем заттың көлеміне тең. Сұйықтық бетінен жоғары жүзетін объектілер үшін тек оның астындағы көлем есептеледі.
- Мысалы, біз суда жүзетін резеңке шарға әсер ететін көтергіш күшті тапқымыз келеді делік. Егер резеңке шар диаметрі 1 м болатын мінсіз шар болса және оның жартысы су астында қалса, онда шардың жалпы көлемін тауып, екіге бөлу арқылы су астындағы бөліктің көлемін таба аламыз. Сфера көлемі (4/3) болғандықтан (радиус)3, біз білеміз, біздің сфера көлемі (4/3) π (0, 5)3 = 0,524 метр3. 0, 524/2 = 0,262 метр3 раковина.
Қадам 2. Сұйықтықтың тығыздығын табыңыз
Қозғалғыштықты анықтау процесінің келесі қадамы - тығыздықты анықтау (килограмм/метрмен)3) зат батырылған сұйықтық. Тығыздық - заттың немесе заттың көлеміне қатысты массасын өлшеу. Егер көлемі бірдей екі объект берілсе, тығыздығы үлкен заттың массасы көп болады. Ережеге сәйкес, зат батып кеткен сұйықтықтың тығыздығы неғұрлым көп болса, соғу күші соғұрлым жоғары болады. Сұйықтықпен тығыздықты анықтаудың ең оңай жолы - оны анықтамалық материалдан іздеу.
- Біздің мысалда біздің доп суда жүзеді. Ғылыми көздерді зерттей отырып, судың тығыздығы шамамен шамамен екенін білеміз. 1 000 кг3.
- Басқа кеңінен қолданылатын сұйықтық тығыздығы инженерлік көздерде көрсетілген. Тізімдердің бірін мына жерден табуға болады.
3 -қадам. Ауырлық күшін (немесе басқа төмен түсетін күшті) табыңыз
Зат батып кетсе де, сұйықтықта қалса да, оның әрқашан тартылыс күші болады. Нақты әлемде төмен түсетін күш тұрақтысы тең 9,81 Ньютон/кг. Алайда, басқа күштер, мысалы, орталықтан тепкіш күш, сұйықтыққа және оған батқан затқа әсер ететін жағдайларда, барлық жүйенің төмен түсу күшін анықтау үшін бұл күшті де ескеру қажет.
- Біздің мысалда біз қарапайым, статикалық жүйемен жұмыс жасаймыз, сондықтан сұйықтар мен объектілерге әсер ететін төмен түсетін жалғыз күш - жалпы тартылыс күші деп есептеуге болады - 9,81 Ньютон/кг.
- Алайда, шелек суда жүзетін біздің допты көлденең бағытта шеңбер бойымен жоғары жылдамдықпен айналдырса ше? Бұл жағдайда, егер шелек су мен доп төгілмейтіндей жылдам айналдырылса, бұл жағдайда төмен түсетін күш Жердің ауырлық күшінен емес, шелектің айналуынан пайда болған центрден тепкіш күштен алынады.
Қадам 4. Көлемді × тығыздықты × гравитацияны көбейтіңіз
Егер сізде объектінің көлемдік мәні болса (метрмен)3), сұйықтықтың тығыздығы (килограмм/метрмен)3), және ауырлық күші (сіздің жүйеге төмен түсетін күш), сондықтан көтергіштігін табу өте оңай. Ньютондардағы көтергіш күшті табу үшін осы үш мәнді көбейтіңіз.
Мысал есебімізді F теңдеуіне мәндерімізді қосу арқылы шешейіка = В.т × × г Fа = 0,262 метр3 × 1000 килограмм/метр3 × 9,81 Ньютон/килограмм = 2,570 Ньютон.
Қадам 5. Қозғалысты тартылыс күшімен салыстыру арқылы сіздің объектіңіздің қалқып тұрғанын қараңыз
Жүзу теңдеуін қолдана отырып, затты сұйықтықтан жоғары және сыртқа итеретін күшті табу оңай. Алайда, қосымша күш -жігердің көмегімен объектінің қалқып кететінін немесе батып кететінін де анықтауға болады. Бүкіл объект үшін көтерілу күшін табыңыз (басқаша айтқанда, V мәні үшін бүкіл көлемді пайдаланыңызт), содан кейін оны G = (заттың массасы) (9,81 метр/секунд) теңдеуімен төмен қарай итеретін тартылыс күшін табыңыз.2). Егер жүзу күші тартылыс күшінен үлкен болса, онда зат өзгермелі болады. Екінші жағынан, егер тартылыс күші жүзу күшінен үлкен болса, онда зат батып кетеді. Егер шамалар бірдей болса, онда объект қалқып жүреді деп айтылады.
-
Мысалы, массасы 20 килограмм, диаметрі 0,75 м, биіктігі 1,25 м ағаш цилиндрлі бөшке суда жүзетінін білгіміз келеді делік. Бұл мәселе бірнеше қадамдарды қолданады:
- Біз цилиндр көлемінің формуласы бар көлемді таба аламыз V = (радиус)2(биік). V = (0, 375)2(1, 25) = 0,55 метр3.
- Содан кейін, ауырлық күшінің шамасы кәдімгі және қарапайым тығыздықтағы су деп есептей отырып, бөшкенің көтерілу күшін таба аламыз. 0,55 метр3 × 1000 килограмм/метр3 × 9,81 Ньютон/килограмм = 5,395, 5 Ньютон.
- Енді бізге баррельдің тартылыс күшін табу керек. G = (20 кг) (9,81 метр/секунд)2) = 196,2 Ньютон. Бұл күш жүзу күшінен аз, сондықтан бөшке жүзеді.
Қадам 6. Егер сіздің сұйықтық газ болса, дәл осы әдісті қолданыңыз
Қозғалыс проблемалары бойынша жұмыс жасағанда, зат батып кеткен сұйықтық сұйықтық болуы міндетті емес екенін ұмытпаңыз. Газдар сонымен қатар сұйықтық болып табылады, ал газдардың тығыздығы басқа заттармен салыстырғанда өте төмен болса да, олар газда жүзетін заттардың белгілі бір массасын қолдай алады. Қарапайым гелий шары соның дәлелі. Шардағы газ қоршаған сұйықтыққа (қоршаған ауаға) қарағанда тығыздығы аз болғандықтан, шар жүзеді!
2 -ші әдіс 2: Қарапайым жүзу экспериментін орындау
Қадам 1. Кішкене ыдысты немесе шыныаяқты үлкенірек ыдыстың ішіне салыңыз
Кейбір тұрмыстық заттармен жүзу принциптерін экспериментте көру оңай! Бұл қарапайым экспериментте біз суға батқан объектінің көтерілу күшіне ұшырайтынын көрсетеміз, себебі ол су астындағы заттың көлеміне тең сұйықтық көлемін ығыстырады. Мұны істей отырып, біз осы эксперимент арқылы объектінің көтерілу күшін табудың практикалық әдісін көрсететін боламыз. Бастау үшін, ыдыс немесе шыныаяқ сияқты шағын, ашық ыдысты үлкен ыдысқа, мысалы, үлкен ыдысқа немесе шелекке салыңыз.
Қадам 2. Кішкене контейнерді шетіне дейін толтырыңыз
Содан кейін кішірек ішкі ыдысты сумен толтырыңыз. Сіз су төгілместен контейнер сияқты жоғары болғанын қалайсыз. Мұнда абай болыңыз! Егер сіз суды төгіп тастасаңыз, қайтадан тырыспас бұрын үлкен контейнерді босатыңыз.
- Бұл тәжірибе мақсатында судың жалпы тығыздығы 1000 килограмм/метр деп есептеуге болады3. Егер сіз теңіз суын немесе мүлде басқа сұйықтықты пайдаланбасаңыз, онда судың көп түрінің тығыздығы осы анықтамалық мәнмен бірдей, сондықтан шамалы айырмашылық біздің нәтижелерімізді өзгертпейді.
- Егер сізде көз тамшылары болса, бұл шағын контейнердегі су деңгейін көтеру үшін өте пайдалы болуы мүмкін.
Қадам 3. Шағын затты суға батырыңыз
Содан кейін, кішкене контейнерге сыятын және судан зақымданбайтын кішкене затты іздеңіз. Бұл заттың массасын килограммен табыңыз (граммды алатын және оларды килограммға айналдыратын таразыны немесе таразыны қолданғыңыз келуі мүмкін). Содан кейін, саусақтарыңызды суламай ақырындап, бірақ міндетті түрде суға батып кетіңіз, әйтпесе ол жүзе бастайды немесе сіз оны сәл ұстап тұрып, босатып жібере аласыз. Кішкене ыдыстағы судың бір бөлігі сыртқы ыдысқа төгілетінін байқайсыз.
Біздің мысал үшін массасы 0,05 келі болатын ойыншық машинаны кішкене контейнерге батырдық делік. Бұл көліктің көтергіштігін есептеу үшін оның көлемін білудің қажеті жоқ, өйткені оны келесі қадамда көреміз
Қадам 4. Төгілген суды жинап, санаңыз
Сіз затты суға батырған кезде, ол судың бір бөлігін ығыстырады - әйтпесе затты суға салатын орын болмайды. Зат суды итеріп жібергенде, су кері итеріп, көтерілу күшін тудырады. Кішкене контейнерден төгілген суды алыңыз да, оны кішкене өлшеуіш шыныаяққа құйыңыз. Өлшеуіш шыныаяқтағы су көлемі су астындағы заттың көлеміне тең.
Басқаша айтқанда, егер сіздің объектіңіз жүзіп кетсе, төгілген су көлемі судың астына батқан объектінің көлеміне тең болады. Егер сіздің объектіңіз батып кетсе, онда төгілген су көлемі объектінің жалпы көлеміне тең
Қадам 5. Төгілген судың массасын есептеңіз
Судың тығыздығын білетіндіктен және өлшеуіш ыдыста төгілетін судың көлемін өлшеуге болатындықтан, оның массасын табуға болады. Тек дыбысты метрге өзгертіңіз3 (Интернеттегі айырбастау құралдары, мысалы, көмектесе алады) және судың тығыздығына көбейтіледі (1000 килограмм/метр)3).
Біздің мысалда біздің ойыншық көлігіміз кішкене контейнерге батып, шамамен екі ас қасық (0.0003 метр) қозғалады делік3). Судың массасын табу үшін оны тығыздығына көбейтеміз: 1000 килограмм/метр3 × 0,0003 метр3 = 0,03 келі.
Қадам 6. Төгілген судың массасын заттың массасымен салыстырыңыз
Енді сіз суға батып бара жатқан заттың массасы мен төгілген судың массасын білсеңіз, оларды салыстырып, қай массасы үлкен екенін көріңіз. Егер кішкене ыдысқа батқан заттың массасы төгілген судан үлкен болса, онда зат батып кетеді. Екінші жағынан, егер төгілген судың массасы үлкен болса, онда зат жүзеді. Бұл экспериментте қалқып жүру принципі - объектінің жүзуі үшін ол массасы заттың массасынан үлкен су мөлшерін ығыстыруы керек.
- Осылайша, массасы аз, бірақ көлемі үлкен объектілер - бұл оңай жүзетін объектілердің түрлері. Бұл қасиет қуыс объектілердің өте оңай жүзетінін білдіреді. Каноэді елестетіп көріңізші - каноэ жақсы жүзеді, өйткені оның іші қуыс, сондықтан ол үлкен массасы болмай көп суды жылжытады. Егер каноэ қуыс (қатты) болмаса, онда каноэ дұрыс жүзбейді.
- Біздің мысалда машинаның төгілген суға (0,03 килограмм) қарағанда үлкен массасы (0,05 килограмм) бар. Бұл біздің байқағанымызбен сәйкес келеді: көліктер суға батып кетеді.
