Het drijfvermogen berekenen: 12 stappen (met foto) - Tips

Video: 🤩ПОТРЯСАЮЩЕ - ВАМ НАДО ЭТО ВИДЕТЬ! 💥Шикарный узор (вязание крючком для начинающих) Crochet pattern

Inhoud

Stappen
Advies
Wat je nodig hebt

Zwevende kracht is de kracht die inwerkt op een object dat in vloeistof is ondergedompeld in de richting tegengesteld aan de zwaartekracht. Wanneer een object in een vloeistof wordt geplaatst, drukt het gewicht van het object de vloeistof (vloeistof of gas) naar beneden terwijl het drijfvermogen het object naar boven duwt, in de tegenovergestelde richting van de zwaartekracht. Over het algemeen kan dit drijfvermogen worden berekend met behulp van vergelijkingen F._b = V_S × D × g, waarin F_b is het drijfvermogen, V_S is het volume van het ondergedompelde deel, D is de dichtheid van de vloeistof rondom het object en g is de zwaartekracht. Begin met stap 1 hieronder om te leren hoe u het drijfvermogen van een object kunt bepalen.

Stappen

Methode 1 van 2: Gebruik de vergelijking van de zwevende kracht

Zoek het volume het ondergedompelde deel van het object. Het drijfvermogen dat op het object inwerkt, is direct gecorreleerd met het ondergedompelde volumegedeelte van het object. Met andere woorden, hoe groter de gootsteen van een stevig lichaam, hoe sterker het drijfvermogen erop inwerkt. Dat wil zeggen, zelfs als het object volledig in de vloeistof is ondergedompeld, werkt er nog steeds een drijfvermogen op. Om te beginnen met het berekenen van de drijfkracht die op een object inwerkt, is de eerste stap meestal het bepalen van het volume van het volume dat in de vloeistof is gedrenkt. In de vergelijking voor de zwevende kracht moet deze waarde in m worden geschreven.
- Voor een object dat volledig is ondergedompeld in de vloeistof, is het volume dat wordt ondergedompeld gelijk aan het volume van het object zelf. Voor het supernatant van de vloeistof kijken we alleen naar de volumefractie onder het oppervlak van de vloeistof.
- Laten we bijvoorbeeld zeggen dat we het drijfvermogen willen vinden dat werkt op een rubberen bal die in water drijft. Als de bal een perfecte bol is met een diameter van 1 m en hij drijft met precies de helft ondergedompeld, kunnen we het volume van het ondergedompelde deel vinden door het volume van de hele bal te berekenen en deze in tweeën te delen. Aangezien het volume van de bol (4/3) π (straal) is, is het volume van de bal (4/3) π (0,5) = 0,524 m. 0,524 / 2 = 0.262 m was gezonken.
Zoek de dichtheid van de vloeistof. De volgende stap bij het vinden van drijfkracht is het bepalen van de dichtheid (in kg / m) van de omringende vloeistof. Dichtheid is een grootheid die wordt gemeten door de verhouding van de massa van een materie of materie tot het overeenkomstige volume. Voor twee objecten met een gelijk volume zal het object met een hogere dichtheid zwaarder zijn. De algemene vuistregel is dat hoe hoger de dichtheid van een vloeistof, hoe groter het drijfvermogen zal worden uitgeoefend op het lichaam dat erin zakt. Met vloeistoffen is de eenvoudigste manier om de dichtheid te bepalen, door middel van referenties.
- In het bovenstaande voorbeeld drijft de bal in het water. Referentieliteratuur vertelt ons dat water een specifieke dichtheid heeft 1.000 kg / m.
- De dichtheid van veel voorkomende vloeistoffen wordt vermeld in de technische literatuur. Deze lijst vind je hier.
Zoek de zwaartekracht (of een andere kracht in de neerwaartse richting). Of een voorwerp nu zinkt of drijft in een vloeistof, het staat altijd onder de zwaartekracht. In feite is deze neerwaartse krachtconstante ongeveer 9,81 Newton / kilogram. In gevallen waarin er echter een andere kracht op het fluïdum inwerkt en het lichaam erin zakt, zoals de radiale kracht, moeten we ook met deze kracht rekening houden bij het berekenen van de totale "neerwaartse" kracht voor het hele systeem.
- Als we in het bovenstaande voorbeeld een normaal statisch systeem hebben, kan worden aangenomen dat de enige neerwaartse kracht die op de vloeistof en het lichaam inwerkt de standaardzwaartekracht is - 9,81 Newton / kilogram.
Vermenigvuldig het volume met dichtheid en zwaartekracht. Als je de waarden hebt voor het objectvolume (in m), de vloeistofdichtheid (in kg / m) en de zwaartekracht (of de neerwaartse kracht van het Newton / Kilogram-systeem), wordt het gemakkelijk om de zwevende kracht te vinden. . Verdrievoudig deze gewoon om de zwevende kracht in Newton te vinden.
- Los het voorbeeldprobleem op door de waarden in de vergelijking F in te pluggen_b = V_S × D × g. F._b = 0,262 m × 1.000 kg / m × 9,81 N / kg = 2570 Newton. De andere eenheden zouden elkaar vernietigen, waardoor alleen de Newton-eenheid overbleef.
Bepaal of het object zweeft of niet door het te vergelijken met de zwaartekracht. Als u de vergelijking voor drijfvermogen gebruikt, kunt u gemakkelijk de kracht vinden die het object uit de vloeistof duwt. U kunt echter ook bepalen of het materiaal in de vloeistof drijft of zinkt als u een extra stap zet. Zoek de zwevende kracht die op het hele lichaam inwerkt (dat wil zeggen, gebruik het volledige volume van lichaam V_S), zoek dan de zwaartekracht die het object aantrekt door de vergelijking G = (massa van het object) (9,81 m / s). Als de drijfkracht groter is dan de zwaartekracht, zal het object drijven. Aan de andere kant, als de zwaartekracht groter is, zal het object zinken. Als deze twee krachten gelijk zijn, zeggen we het ding geschorst.
- Een hangend voorwerp zal niet boven water zweven of naar de bodem zinken als het zich in het water bevindt. Het zal worden opgehangen in de vloeistof tussen het oppervlak en de bodem.
- Stel dat we willen weten of een cilindrische houten kist van 20 kg met een diameter van 0,75 meter en een hoogte van 1,25 meter in water kan drijven. Voor dit probleem moeten we verschillende stappen uitvoeren:
  - De eerste is om het volume te vinden met behulp van de formule voor cilindervolume V = π (straal) (hoogte). V = π (0,375) (1,25) = 0,55 m.
  - Vervolgens, ervan uitgaande dat we de standaardzwaartekracht en de dichtheid van het water kennen, lossen we de drijvende kracht op die op het vat inwerkt. 0,55 m × 1000 kg / m × 9,81 N / kg = 5.395,5 Newton.
  - Nu moeten we de zwaartekracht vinden die op de houten kist inwerkt. G = (20 kg) (9,81 m / s) = 196,2 Newton. Dit resultaat is veel kleiner dan de drijfkracht, dus de loop zal drijven.
Gebruik dezelfde berekening als de vloeistof een gas is. Vergeet bij het oplossen van problemen met het drijfvermogen niet dat de vloeistof geen vloeistof hoeft te zijn. Gassen staan ook bekend als vloeistoffen, hoewel ze een zeer kleine dichtheid hebben in vergelijking met andere soorten materie, en gas kan nog steeds enkele van de zwevende objecten erin afstoten. De heliumbel is hiervan het bewijs. Omdat het helium in een bel lichter is dan de vloeistof eromheen (lucht), vliegt de bel weg! advertentie

Methode 2 van 2: Voer een eenvoudig experiment uit met drijvende kracht

Plaats een kleine kom in een grotere. Met slechts een paar objecten in huis, zult u in de praktijk gemakkelijk de effecten van drijfvermogen zien. In dit experiment laten we zien dat wanneer een object wordt ondergedompeld, dit het effect van het drijfvermogen zal ondervinden, omdat het de plaats inneemt van de hoeveelheid vloeistof die gelijk is aan het volume van het ondergedompelde object. Tijdens het doen van experimenten laten we ook zien hoe we de zwevende kracht van het object in de praktijk kunnen vinden. Eerst plaats je een klein bakje zonder dop, zoals een kom of kopje, in een groter bakje zoals een grote kom of emmer water.
Vul een kleine container van rand tot rand met water. Je moet het water dicht bij de rand gieten zonder het te morsen. Wees voorzichtig bij deze stap! Als u het water laat overlopen, moet u de grote container volledig legen en opnieuw beginnen.
- Voor dit experiment gaan we ervan uit dat water een dichtheid heeft van 1000 kg / m. Tenzij u pekel of een geheel andere vloeistof gebruikt, hebben de meeste wateren een dichtheid die dicht bij deze referentiewaarde ligt, zodat de resultaten niet worden beïnvloed.
- Als je een druppelaar hebt, kun je deze gebruiken om water in de binnenbak te druppelen, zodat het waterniveau tot aan de rand komt.
Dompel een klein voorwerp onder. Zoek vervolgens naar een object dat comfortabel in een kleine container past zonder waterschade. Zoek het gewicht in kilogram van dit object (u moet de schaal gebruiken voor de aflezing in grammen en deze vervolgens omrekenen naar kilogrammen). Druk vervolgens het voorwerp langzaam in het water zonder uw vinger nat te maken totdat het begint te drijven of u het nauwelijks kunt vasthouden, en laat het voorwerp dan los. U zou wat water over de rand van de binnenbak in de buitenbak moeten zien lopen.
- Laten we voor dit voorbeeld zeggen dat we een speelgoedauto van 0,05 kg in de binnencontainer duwen. We hoeven het volume van de auto niet te weten om het drijfvermogen te berekenen, zoals we in de volgende stap zullen weten.
Verzamel en meet de wateroverloop. Wanneer je een voorwerp in het water drukt, vervangt het wat water - anders is er geen ruimte om het in het water onder te dompelen. Wanneer het water uit het pad duwt, stoot het water af en creëert het drijfvermogen. Vang het gemorste water op uit de binnenbak en giet het in de kleine maatbeker. Het volume water in de beker moet gelijk zijn aan het volume van het ondergedompelde object.
- Met andere woorden, als het object drijft, is het volume van het overlopende water gelijk aan het volume van het object dat onder het wateroppervlak is ondergedompeld. Als het object zinkt, is het volume van de wateroverloop gelijk aan het volume van het hele object.
Bereken de hoeveelheid gemorst water. Omdat u de dichtheid van water kent en het volume water dat in een maatbeker stroomt kunt meten, berekent u het watervolume. Zet het volume om naar m (een online eenheidsomzetter zoals deze kan hier helpen) en vermenigvuldig het met de dichtheid van water (1.000 kg / m).
- Stel in het bovenstaande voorbeeld dat de speelgoedauto is ondergedompeld in de binnencontainer en ongeveer 2 eetlepels (0,00003 m) water inneemt. Om de massa van water te vinden, vermenigvuldigt u dit met de dichtheid: 1.000 kg / m × 0,00003 m = 0,03 kg.
Vergelijk het volume van het verplaatste water en de massa van het object. Nu je de massa van zowel het ondergedompelde als het verplaatste water kent, kun je deze twee waarden vergelijken. Als de massa van het object groter is dan het volume van het verplaatste water, zal het object zinken. Aan de andere kant, als het volume van het verplaatste water groter is, zal het object drijven. Dit is het principe van drijfvermogen in de praktijk - voor een drijvend lichaam moet het een massa water verplaatsen die groter is dan de massa van het lichaam zelf.
- Daarom zijn objecten die licht van gewicht zijn, maar groot in volume, de beste drijvende objecten. Deze eigenschap geeft aan dat holle voorwerpen heel goed kunnen drijven. Laten we de kano eens bekijken - hij drijft goed omdat hij hol van binnen is, dus hij kan veel water opnemen, maar de massa is niet te zwaar. Als de kano van binnen dik was, zou hij niet goed kunnen drijven.
- In het bovenstaande voorbeeld is een voertuig met een massa van 0,05 kg groter dan een verplaatsing van 0,03 kg water. Dit komt overeen met wat we zien: de auto is gezonken.
advertentie