Плаваща сила – проблеми и решения

Плаваща сила – проблеми и решения

1. Дървен блок с дължина = 2.5 м, ширина = 0.5 м и височина = 0.4 м. Плътността на водата е 1000 кг/м³ ^. Ако блокът се постави във водата, каква е силата на изтласкване ... Ускорението на гравитацията е 10 N/кг.

Известни:

Обем на блока (V) = дължина x ширина x височина = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 ^м³

Плътност на водата (ρ) = 1000 kg/ ^m³

Ускорение на гравитацията (g) = 10 N/kg

Търси се: Големината на плаващата сила

решение:

Формула за силата на изтласкване:

F = ρ g V

F = сила на плаваемост , ρ = плътност на водата , g = ускорение на гравитацията , V = обем

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

2. Теглото на обект във въздуха е 100 N. Обектът е поставен в течност. Увеличението на обема на течността е 1.5 m³ ^. Ако специфичното тегло на течността е 10 N/m³ ^, какво е теглото на обекта в течността?

Известни:

Теглото на обекта във въздуха (w) = 100 нютона

Увеличение на обема на течността = обем на обекта в течността (V) = 1.5 ^m³

Специфично тегло на течността = 10 N/ ^m³

Търси се: Тегло на обекта в течност

решение:

Теглото на обекта в течност = теглото на обекта във въздуха – сила на изтласкване

Теглото на обекта в течност = 100 нютона – сила на изтласкване

Формула за силата на изтласкване:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​​​сила на плаваемост = силата, упражнявана от течностите върху обекта във вода

ρ = плътност на течността

g = ускорение, причинено от гравитацията

V = обемът на обекта в течност

Специфично тегло:

Специфично тегло на течността = 10 N/ ^m³

w / V = ​​​​10 N/ ^m3

мг / V = ​​​​10 N/ ^m3

m (10) / V = ​​​​10 N/ ^m³

m / V = ​​​​1 кг/ ^м³

ρ = 1 кг/ ^м³

Плътността на течността е 1 kg/ ^m³

Големината на плаващата сила :

F _A = ​​​​ρ g V = (1 kg/m³ ⁾ (10 m/s² ⁾ (1.5 m³ ⁾ = 15 kg m/s² ⁼ 15 нютона

Тегло на обекта в течност:

Теглото на обекта във флуид = 100 нютона – 15 нютона

Теглото на обекта във флуид = 85 нютона

3. Кораб, плаващ в морето, навлиза в широка и дълбока река. ^{Плътността} на морската вода е 1100 кг/м³ ^, плътността на речната вода е 1000 кг/ м³ . Сравнете обема на обекта в морска вода и в речна вода.

А. 11:10

Б. 10:11

В. 121: 100

Г. 1:1

Известни:

Плътност на морската вода (ρ1 ₎ = 1100 kg/ ^m3

Плътност на речната вода (ρ² ₎ = 1000 kg/ ^m³

Търси се: Сравнение на обема на обект в морска вода и в речна вода. сравнение на обема на обект в морска вода и в речна вода.

решение:

Ако обектът плава, тогава силата на плаваемост (F _B ) = тегло (w):

Принципът на Архимед гласи, че силата на изтласкване, действаща върху обект във флуид (вода), е равна на теглото на флуида (водата), който той измества. Обемът на обекта във флуид (вода) е равен на обема на преместения флуид (вода).

Сравнение на обема на обекта в морска вода и в речна вода:

Правилният отговор е Б.

4. Златото, чиято маса е 193 грама, се намира в керосин, който има сила нагоре от 8000 дина. Ако ускорението на гравитацията е 10 m/s² ^и плътността на керосина е 0.8 gr/cm³ ^, тогава определете плътността на златото.

A. 1.93 гр/ ^см³

Б. 8.65 гр/ ^см³

C. 19.3 гр/ ^см³

D. 193 гр/ ^см³

Известни:

Маса на златото (m _злато ) = 193 грама = 0.193 кг

Ускорение на гравитацията (g) = 10 m/ ^s²

Плаваща сила (F _A ) = 8000 дина = 8 x ^10³ дина = (8 x 10³ ⁾ ( ^10⁻⁶ N) = 8 x ^10⁻² N = 0.08 нютона

Плътност на керосина (ρ) = 0.8 gr/cm³ ⁼ 800 kg/ ^m³

Търси се: Плътност на златото

решение:

Тегло на златото във въздуха:

w = mg = ρ _b V g —– Уравнение 1

V е обемът на златото в керосина.

Плаваща сила (F _B ), равна на теглото на златото във въздуха (w) минус теглото на златото в керосина (w'):

w – w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– Уравнение 2

V е обемът на златото в керосина.

И двете уравнения по-горе могат да бъдат записани отново по-долу:

Правилният отговор е C.

1. Какъв е основният принцип, стоящ зад силата на изтласкване?
   • ОтговорОсновният принцип, който стои зад силата на плаваемост, е принципът на Архимед. Той гласи, че върху обект, потопен във флуид, действа сила, насочена нагоре, наречена сила на плаваемост, която е равна по величина на теглото на флуида, изместен от обекта.
2. Защо един предмет се усеща по-лек, когато е потопен във вода?
   • ОтговорКогато даден обект е потопен във вода, той измества определен обем вода. Теглото на тази изместена вода упражнява сила на изтласкване нагоре върху обекта, която противодейства на част от теглото на обекта, правейки го да се усеща по-лек.
3. Ако даден обект плува по вода, как се сравнява теглото на обекта с действащата върху него плаваща сила?
   • ОтговорАко даден обект плава, действащата върху него плаваща сила е равна на теглото на обекта. Ето защо обектът остава в равновесие, без да потъва или да се издига.
4. Действа ли силата на изтласкване върху обекти във въздуха?
   • ОтговорДа, плаваемата сила действа върху обекти във всяка течност, включително въздух. Тъй като обаче въздухът е много по-малко плътен от течности като водата, плаваемата сила във въздуха е много по-малка и често е пренебрежимо малка за предмети от ежедневието.
5. Защо някои предмети потъват във водата, докато други плуват?
   • ОтговорДали един обект потъва или плава зависи от връзката между теглото му и силата на плаваемост. Ако силата на плаваемост (поради изместената течност) е по-голяма от теглото на обекта, той плава. Ако теглото е по-голямо, той потъва.
6. Ако вземете куха метална топка и плътна метална топка със същия обем и материал и ги потопите във вода, коя от тях ще изпита по-голяма плаваща сила?
   • ОтговорПлаващата сила зависи от обема на изместената течност, а не от масата на обекта. Тъй като и двете топки изместват един и същ обем вода, те биха изпитали една и съща плаваща сила.
7. Защо корабите, изработени от стомана, която е много по-плътна от водата, плават?
   • ОтговорКорабите са проектирани с големи кухи пространства вътре, което означава, че общата им средна плътност е по-малка от тази на водата. Водата, изместена от кораба, упражнява плаваща сила, която може да поддържа теглото на кораба, позволявайки му да плава.
8. Ако натиснете плаваща топка по-дълбоко във водата и след това я пуснете, какво ще се случи?
   • ОтговорАко натиснете плаваща топка по-дълбоко във водата, увеличавате обема на водата, която тя измества, което увеличава и силата на плаваемост. Когато я пуснете, увеличената сила на плаваемост ще я избута нагоре, докато се върне в равновесно положение.
9. Какво се случва с плаващата сила върху потопен обект, ако го преместите от сладка вода в солена вода?
   • ОтговорСолената вода е по-плътна от сладката вода. Следователно, за същия изместен обем, силата на плаваемост в солената вода ще бъде по-голяма, отколкото в сладката вода. Така че, един обект може да се носи по-високо в солената вода, отколкото в сладката вода.
10. Възможно ли е даден обект да бъде стабилен в една ориентация (например вертикална), но нестабилен в друга (например хоризонтална), докато плава във вода?

• ОтговорДа, стабилността на плаващ обект зависи от разпределението на теглото му спрямо силата на плаваемост. Ако центърът на тежестта е директно над центъра на плаваемост, обектът ще бъде стабилен. Ако обаче промените ориентацията, съотношението между центровете може да се промени, което води до нестабилност в тази конкретна ориентация.