Плавучая сіла — праблемы і рашэнні

Плавучая сіла — праблемы і рашэнні

1. Драўляны брусок даўжынёй 2.5 м, шырынёй 0.5 м і вышынёй 0.4 м. шчыльнасць вады складае 1000 кг/м³Калі блок змясціць у ваду, што будзе выштурхоўваючая сіла… Паскарэнне сілы цяжару складае 10 Н/кг.

Вядома:

Аб'ём блока (V) = даўжыня х шырыня х вышыня = 2.5 х 0.5 х 0.4 = 0.5 м³

Шчыльнасць вады (ρ) = 1000 кг/м³³

Паскарэнне з-за сілы цяжару (г) = 10 Н/кг

Шукаецца: Велічыня выштурхоўвальнай сілы

Рашэнне:

Формула выштурхоўвальнай сілы:

F = ρ g V

F= выштурхоўваючая сіла, ρ = шчыльнасць вады, г = паскарэнне з-за сілы цяжару, V = аб'ём

F = (1000)(10)(0.5) = (1000)(5) = 5000 ньютаўнаў

2. Вага прадмета ў паветры складае 100 Н. Прадмет змешчаны ў вадкасць. Павелічэнне аб'ёму вадкасці складае 1.5 м³Калі ўдзельная вага вадкасці складае 10 Н/м³, якая вага прадмета ў вадкасці.

Вядома:

Аб'екты вага у паветры (Вт) = 100 Ньютанаў

Павелічэнне аб'ёму вадкасці = аб'ём аб'екта ў вадкасці (V) = 1.5 м³

Удзельная вага вадкасці = 10 Н/м³

Шукаецца: Вага прадмета ў вадкасці

Рашэнне:

Вага аб'екта ў вадкасці = вага аб'екта ў паветры – выштурхоўная сіла

Вага аб'екта ў вадкасці = 100 Ньютанаў – сіла выцяжкі

Формула выштурхоўвальнай сілы:

F_A = ρ g V

F_A = выштурхоўная сіла = сіла, з якой вадкасці дзейнічаюць на аб'ект у вадзе

ρ = шчыльнасць вадкасці

g = паскарэнне сілы цяжару

V = аб'ём аб'екта ў вадкасці

Удзельная вага:

Удзельная вага вадкасці = 10 Н/м³

w / V = ​​​​10 Н/м³

мг / V = ​​​​10 Н/м³

м (10) / V = ​​​​10 Н/м³

м / V = ​​​​1 кг/м³

ρ = 1 кг/м³

Шчыльнасць вадкасці складае 1 кг/м³³

Велічыня выштурхоўвальнай сілы :

F_A = ρ г V = (1 кг/м³)(10 м/с²)(1.5 м³) = 15 кг м/с² = 15 Ньютана

Вага аб'екта ў вадкасці:

Вага аб'екта ў вадкасці = 100 ньютаў – 15 ньютаў

Вага аб'екта ў вадкасці = 85 ньютана

3. Карабель, які плыве па моры, уваходзіць у шырокую і глыбокую раку. TШчыльнасць марской вады складае 1100 кг/м³³, шчыльнасць рачной вады складае 1000 кг/m³. Вызначце параўнанне аб'ём аб'екта знаходзіцца ў марской вадзе і in рачная вада.

А. 11:10

Б. 10:11

C. 121:100

Д. 1:1

Вядома:

Шчыльнасць марской вады (ρ₁) = 1100 кг/м³

Шчыльнасць рачной вады (ρ₂) = 1000 кг/м³

Хацелася: Cпараўнанне аб'ём аб'екта знаходзіцца ў марской вадзе і in рачная вада. параўнанне аб'ём аб'екта знаходзіцца ў марской вадзе і in рачная вада.

Рашэнне:

If аб'ект ёсць плавае tвыцяжная сіла курыцы (F_B) = вага (ш):

Архімедпрынцып сцвярджае, што на аб'ект дзейнічае выштурхоўвальная сіла вадкасць Аб'ём (вады) роўны вазе вадкасці (вады), якую яна выцясняе. Аб'ём прадмета ў вадкасці (вадзе) роўны аб'ёму перамешчанай вадкасці (вады).

Параўнанне аб'ёму аб'екта ў марской вадзе і ў рачная вада:

Правільны адказ — Б.

4. Золата, маса якога складае 193 грамы, знаходзіцца ў газе, які мае ўздымную сілу 8000 дынаў. Калі паскарэнне з-за сілы цяжару складае 10 м/с² і шчыльнасць газа складае 0.8 г/см³, То вызначаць la шчыльнасць золата.

А. 1.93 г/см³

B. 8.65 г/см³

C. 19.3 г/см³

D. 193 г/см³

Вядома:

Маса золата (м_золата) = 193 грамаў = 0.193 кг

Паскарэнне сілы цяжару (g) = 10 м/с²

Плавучая сіла (F_A) = 8000 дынаў = 8 x 10³ дын = (8 x 10³)(10^-5 N) = 8 х 10^-2 N = 0.08 Ньютанаў

Шчыльнасць газы (ρ) = 0.8 г/см³ = 800 кг/м³

Шукаецца: Шчыльнасць золата

Рашэнне:

Вага золата ў паветры:

w = mg = ρ_b V g —– Раўнанне 1

V — аб'ём золата ў газе.

Плавучая сіла (F_B) роўна вазе золата ў паветры (w) мінус вага золата ў газе (w') :

w – w' = F_A

w – w' = ρ_f V g —– Раўнанне 2

V — аб'ём золата ў газе.

Абодва вышэйзгаданыя ўраўненні можна запісаць яшчэ раз ніжэй:

Правільны адказ — С.

1. Які фундаментальны прынцып узнікнення выштурхоўвальнай сілы?
   • АдказАсноўным прынцыпам выцяжной сілы з'яўляецца прынцып Архімеда. Ён сцвярджае, што на аб'ект, пагружаны ў вадкасць, дзейнічае сіла, накіраваная ўверх, якая называецца выцяжной сілай і роўная па велічыні вазе вадкасці, выцесненай аб'ектам.
2. Чаму прадмет адчуваецца лягчэйшым, калі яго апускаць у ваду?
   • АдказКалі прадмет апускаюць у ваду, ён выцясняе пэўны аб'ём вады. Вага гэтай выцесненай вады аказвае на прадмет выштурхоўваючую сілу, якая супрацьдзейнічае частцы вагі прадмета, робячы яго адчувальным лягчэйшым.
3. Калі аб'ект плавае на вадзе, як вага аб'екта суадносіцца з сілай выцяжкі, якая на яго дзейнічае?
   • АдказКалі аб'ект плавае, то на яго дзейнічае выцяжная сіла, роўная вазе аб'екта. Вось чаму аб'ект застаецца ў раўнавазе, не апускаючыся і не ўздымаючыся.
4. Ці дзейнічае выштурхоўная сіла на аб'екты ў паветры?
   • АдказТак, выштурхоўная сіла дзейнічае на аб'екты ў любой вадкасці, у тым ліку ў паветры. Аднак, паколькі паветра значна менш шчыльнае, чым вадкасці, такія як вада, выштурхоўная сіла ў паветры значна меншая і часта нязначная для паўсядзённых прадметаў.
5. Чаму некаторыя прадметы тонуць у вадзе, а іншыя плаваюць?
   • АдказТоне ці плавае аб'ект, залежыць ад суадносін паміж яго вагой і выцяжной сілай. Калі выцяжная сіла (з-за выцесненай вадкасці) большая за вагу аб'екта, ён плавае. Калі вага большая, ён тоне.
6. Калі б вы ўзялі полы металічны шар і цвёрды металічны шар аднолькавага аб'ёму і матэрыялу і апусцілі іх у ваду, які з іх адчуў бы большую выталкивающую сілу?
   • АдказВыцяжная сіла залежыць ад аб'ёму выцесненай вадкасці, а не ад масы аб'екта. Паколькі абодва шары выцясняюць аднолькавы аб'ём вады, яны будуць адчуваць аднолькавую выцяжную сілу.
7. Чаму плаваюць караблі, зробленыя са сталі, якая значна шчыльнейшая за ваду?
   • АдказКараблі распрацаваны з вялікімі пустымі прасторамі ўнутры, што азначае, што іх агульная сярэдняя шчыльнасць меншая за шчыльнасць вады. Вада, выцесненая караблём, стварае плавучую сілу, якая можа вытрымаць вагу карабля, дазваляючы яму плаваць.
8. Калі засунуць плаваючы шар глыбей у ваду, а потым адпусціць яго, што адбудзецца?
   • АдказКалі вы апускаеце плаваючы шар глыбей у ваду, вы павялічваеце аб'ём выцяснянай ім вады, што павялічвае выштурхоўваючую сілу. Калі вы адпускаеце яго, павялічаная выштурхоўваючая сіла будзе штурхаць яго ўверх, пакуль ён не вернецца ў раўнаважнае становішча.
9. Што адбудзецца з выштурхоўвальнай сілай, якая дзейнічае на пагружаны аб'ект, калі перанесці яго з прэснай вады ў салёную?
   • АдказСалёная вада мае большую шчыльнасць, чым прэсная. Такім чынам, пры аднолькавым выцесненым аб'ёме выцяжная сіла ў салёнай вадзе будзе большай, чым у прэснай. Такім чынам, аб'ект можа плаваць вышэй у салёнай вадзе, чым у прэснай.
10. Ці можа аб'ект, плаваючы ў вадзе, быць устойлівым у адной арыентацыі (напрыклад, вертыкальнай), але няўстойлівым у іншай (напрыклад, гарызантальнай)?

• АдказТак, устойлівасць плывучага аб'екта залежыць ад размеркавання яго вагі адносна сілы плавучасці. Калі цэнтр цяжару знаходзіцца непасрэдна над цэнтрам плавучасці, аб'ект будзе ўстойлівым. Аднак, калі змяніць арыентацыю, суадносіны паміж цэнтрамі могуць змяніцца, што прывядзе да нестабільнасці ў гэтай канкрэтнай арыентацыі.