Flosforto - problemoj kaj solvoj
1. Lignobloko kun longo = 2.5 m, larĝo = 0.5 m kaj alto = 0.4 m. La denseco de akvo estas 1000 kg/m³ . Se la bloko estas metita en la akvon, kio estas la flosforto ... Akcelo pro gravito estas 10 N/kg.
Konata:
Volumeno de la bloko (V) = longo x larĝo x alto = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 m³
Denseco de akvo (ρ) = 1000 kg/ m³
Akcelo pro gravito (g) = 10 N/kg
Dezirata: La grandeco de la flosforto
Solvo:
Formulo de flosforto:
F = ρgV
F = flosforto , ρ = denseco de akvo , g = akcelo pro gravito , V = volumeno
F = (1000)(10)(0.5) = (1000)(5) = 5000 Neŭtonoj
2. La pezo de objekto en aero estas 100 N. La objekto estas metita en likvaĵon. La pligrandiĝo de la volumeno de la likvaĵo estas 1.5 m³ . Se la specifa pezo de la likvaĵo estas 10 N/m³ , kio estas la pezo de la objekto en la likvaĵo?
Konata:
Pezo de objekto en aero (w) = 100 Neŭtonoj
Pligrandiĝo de volumeno de likvaĵo = volumeno de la objekto en likvaĵo (V) = 1.5 m³
Specifa pezo de la likvaĵo = 10 N/ m³
Dezirata: Pezo de objekto en likvaĵo
Solvo:
Pezo de objekto en likvaĵo = pezo de objekto en aero - flosforto
Pezo de objekto en likvaĵo = 100 Neŭtonoj - flosforto
Formulo de flosforto:
F A = ρ g V
F A = flosforto = la forto penita de la likvaĵoj sur la objekton en akvo
ρ = denseco de likvaĵo
g = akcelo pro gravito
V = volumeno de objekto en likvaĵo
Specifa pezo:
Specifa pezo de likvaĵo = 10 N/ m³
p / V = 10 N/ m³
mg / V = 10 N/ m³
m (10) / V = 10 N/ m³
m / V = 1 kg/ m³
ρ = 1 kg/ m³
La denseco de likvaĵo estas 1 kg/ m³
La grando de la flosforto :
F A = ρ g V = (1 kg/m³ ) (10 m/s² ) (1.5 m³ ) = 15 kg m/s² = 15 Neŭtonoj
Pezo de objekto en fluido:
Pezo de objekto en fluido = 100 Neŭtonoj – 15 Neŭtonoj
La pezo de objekto en fluido = 85 Neŭtonoj
3. Ŝipo velanta en la maro eniras larĝan kaj profundan riveron. La denseco de marakvo estas 1100 kg/m³ , la denseco de riverakvo estas 1000 kg/ m³ . Difinu komparon de la volumeno de la objekto en marakvo kaj en riverakvo.
A. 11 : 10
B. 10 : 11
Ĉ. 121 : 100
D. 1 : 1
Konata:
Denseco de marakvo (ρ1 ) = 1100 kg/ m3
Denseco de riverakvo (ρ² ) = 1000 kg/ m³
Dezirata: Komparo de la volumeno de la objekto estas en marakvo kaj en riverakvo. komparo de la volumeno de la objekto estas en marakvo kaj en riverakvo.
Solvo:
Se la objekto flosas , tiam la flosforto (F B ) = pezo (w):
La principo de Arkimedo deklaras, ke la flosforto aganta sur objekton en fluido (akvo) egalas al la pezo de la fluido (akvo), kiun ĝi delokigas. La volumeno de la objekto en fluido (akvo) egalas al la volumeno de movita fluido (akvo).
Komparo de la volumeno de la objekto en marakvo kaj en riverakvo:
La ĝusta respondo estas B.
4. Oro, kies maso estas 193 gramoj, estas en keroseno havanta supreniran forton de 8000 dinoj. Se la akcelo pro gravito estas 10 m/s² kaj la denseco de keroseno estas 0.8 gr/cm³ , tiam determinu la densecon de oro.
A. 1.93 gr/ cm³
B. 8.65 gr/ cm³
C. 19.3 gr/ cm³
D. 193 gr/ cm³
Konata:
Maso de oro (m oro ) = 193 gramoj = 0.193 kg
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/ s²
Flosforto (F A ) = 8000 dinoj = 8 x 10³ dinoj = (8 x 10³ ) ( 10⁻⁵ N) = 8 x 10⁻² N = 0.08 Neŭtonoj
Denseco de keroseno (ρ) = 0.8 gr/cm³ = 800 kg/ m³
Dezirata: Denseco de oro
Solvo:
Pezo de oro en aero:
w = mg = ρ b V g —– Ekvacio 1
V estas la volumeno de oro en keroseno.
Flotforto (F B ) egala al la pezo de oro en aero (w) minus la pezo de oro en keroseno (w'):
w – w' = F A
w – w' = ρ f V g —– Ekvacio 2
V estas la volumeno de oro en keroseno.
Ambaŭ ekvacioj supre povas esti skribitaj denove sube:
La ĝusta respondo estas C.
- Kio estas la fundamenta principo malantaŭ la flosforto?
- respondoLa fundamenta principo malantaŭ la flosforto estas la principo de Arkimedo. Ĝi asertas, ke objekto subakvigita en fluido spertas supreniran forton nomatan la flosforto, kiu egalas laŭ grando al la pezo de la fluido delokigita de la objekto.
- Kial objekto ŝajnas pli malpeza kiam ĝi estas subakvigita en akvo?
- respondoKiam objekto estas subakvigita en akvo, ĝi delokigas certan volumenon da akvo. La pezo de ĉi tiu delokigita akvo penas supreniran flosantan forton sur la objekton, kiu kontraŭagas iom da la pezo de la objekto, igante ĝin sentiĝi pli malpeza.
- Se objekto flosas sur akvo, kiel la pezo de la objekto komparas kun la flosforto aganta sur ĝin?
- respondoSe objekto flosas, la flosforto aganta sur ĝin egalas al la pezo de la objekto. Tial la objekto restas en ekvilibro sen sinki aŭ leviĝi.
- Ĉu flosforto agas sur objektojn en la aero?
- respondoJes, flosforto agas sur objektojn en iu ajn fluido, inkluzive de aero. Tamen, ĉar aero estas multe malpli densa ol likvaĵoj kiel akvo, la flosforto en aero estas multe pli malgranda kaj ofte nekonsiderinda por ĉiutagaj objektoj.
- Kial iuj objektoj sinkas en akvo dum aliaj flosas?
- respondoĈu objekto sinkas aŭ flosas dependas de la rilato inter ĝia pezo kaj la flosforto. Se la flosforto (pro la delokiĝinta fluido) estas pli granda ol la pezo de la objekto, ĝi flosas. Se la pezo estas pli granda, ĝi sinkas.
- Se vi prenus kavan metalan pilkon kaj solidan metalan pilkon de la sama volumeno kaj materialo, kaj subakvigus ilin en akvon, kiu el ili spertus pli grandan flosforton?
- respondoLa flosforto dependas de la volumeno de delokiĝinta fluido kaj ne de la maso de la objekto. Ĉar ambaŭ globoj delokigas la saman volumenon de akvo, ili spertus la saman flosforton.
- Kial ŝipoj faritaj el ŝtalo, kiu estas multe pli densa ol akvo, flosas?
- respondoŜipoj estas desegnitaj kun grandaj kavaj spacoj interne, kio signifas, ke ilia totala averaĝa denseco estas malpli ol tiu de akvo. La akvo delokigita de la ŝipo penas flosantan forton, kiu povas subteni la pezon de la ŝipo, permesante al ĝi flosi.
- Se vi puŝas ŝvebantan pilkon pli profunden en la akvon kaj poste liberigas ĝin, kio okazos?
- respondoSe vi puŝas ŝvebantan pilkon pli profunden en la akvon, vi pliigas la volumenon de akvo, kiun ĝi delokigas, kio pliigas la flospovon. Kiam vi liberigas ĝin, la pliigita flospovo puŝos ĝin supren ĝis ĝi revenos al sia ekvilibra pozicio.
- Kio okazas al la flosforto sur subakviĝinta objekto se vi movas ĝin de dolĉa akvo al sala akvo?
- respondoSala akvo estas pli densa ol dolĉa akvo. Tial, por la sama volumeno delokita, la flosforto en sala akvo estos pli granda ol en dolĉa akvo. Do, objekto povus flosi pli alte en sala akvo ol en dolĉa akvo.
- Ĉu eblas, ke objekto estu stabila en unu orientiĝo (ekz., vertikala) sed malstabila en alia (ekz., horizontala) dum ŝi flosas en akvo?
- respondoJes, la stabileco de ŝvebanta objekto dependas de la distribuo de ĝia pezo relative al la flosforto. Se la pezocentro estas rekte super la floscentro, la objekto estos stabila. Tamen, se vi ŝanĝas la orientiĝon, la rilato inter la centroj povus ŝanĝiĝi, kondukante al malstabileco en tiu specifa orientiĝo.
