Ribeadacht

An bhfaca tú coinneal riamh? Tá súil agam go n-úsáidfidh tú í. Feiniméan suimiúil amháin is féidir linn a fheiceáil nuair a bhíonn coinneal ar lasadh. De ghnáth bíonn bun buaic coinnle atá ar lasadh fliuch le céir leáite (ar an mbuic). Ciallaíonn láithreacht céir leáite ar an mbuic gur féidir leis an gcoinneal dó ar feadh i bhfad. Cad is cúis le céir leáite bogadh suas i dtreo buaic na coinnle atá ar lasadh? Is féidir linn an feiniméan céanna a fheiceáil i dtóirsí.

Tá go leor rudaí suimiúla inár saol cosúil leis na feiniméin a tharlaíonn i gcoinnle agus i lampaí ola. Tá sé amhail is dá mbeadh cosa ar an leacht, rud a ligeann dó bogadh suas. An féidir leat é seo a mhíniú go heolaíoch? Coincheap fisice amháin ar féidir leis na feiniméin a tharlaíonn i gcoinnle, i lampaí ola, agus i go leor feiniméin ghaolmhara eile a mhíniú ná ribeadacht.

Fórsaí Comhtháthaithe agus Greamaitheachta

Is é an comhtháthú an fórsa tarraingteach idir móilíní den tsubstaint chéanna, agus tugtar greamaitheacht ar an bhfórsa tarraingteach idir móilíní substaintí éagsúla. Mar shampla, má dhoirtimid uisce i ngloine, tarlaíonn comhtháthú nuair a tharraingíonn móilíní uisce a chéile, agus tarlaíonn greamaitheacht nuair a tharraingíonn móilíní uisce agus móilíní gloine a chéile.

Uillinn Teagmhála

Sula ndéanaimid iniúchadh ar choincheap na ribeadachta, ní mór dúinn tuiscint a fháil ar dtús ar an gcaoi a mbíonn tionchar ag fórsaí greamaitheacha agus comhtháite ar ribeadacht. Mar shampla, smaoinigh ar leacht i ngloine. Nuair a bhíonn fórsaí comhtháite na móilíní leachta níos láidre ná na fórsaí greamaitheacha (na fórsaí tarraingteacha idir na móilíní leachta agus na móilíní gloine), cuarfaidh dromchla an leachta suas. Sampla de seo is ea nuair a bhíonn uisce i ngloine. Deirtear go coitianta go bhfliuchann uisce dromchla an ghloine. Os a choinne sin, má bhíonn na fórsaí greamaitheacha níos láidre, cuarfaidh dromchla an leachta anuas. Mar shampla, nuair a bhíonn mearcair i ngloine.

Ribeadacht 1Tugtar an uillinn teagmhála ar an uillinn a chruthaíonn an cuar. Nuair a bhíonn fórsa comhtháite an leachta níos mó ná an fórsa greamaitheach, is gnách go mbíonn an uillinn teagmhála a chruthaítear níos lú ná 90°.o (íomhá a). Os a choinne sin, má tá an fórsa greamaitheachta níos mó ná fórsa comhtháthaithe an tsreabháin, ansin tá an uillinn teagmhála a chruthaítear níos mó ná 90o (figiúr b). Tá sé deacair fórsaí greamaitheachta agus comhtháthaithe a ríomh go teoiriciúil, ach is féidir an uillinn teagmhála a thomhas. Cad é an gaol le ribeadacht?

Coincheap na Caipiléireachta

Ribeadacht 2Má bhíonn fórsa comhtháite leachta níos mó ná an fórsa greamaitheach, cuarfaidh dromchla an leachta suas. Nuair a chuireann muid feadán nó píopa tanaí isteach (píopa a bhfuil trastomhas níos lú aige ná an coimeádán), cruthófar cuid níos airde den leacht. Is é sin le rá, ardaíonn an leacht sa choimeádán trí cholún an phíobáin. Tá sé seo amhlaidh toisc go n-oibríonn an fórsa teannas dromchla iomlán feadh bhalla an fheadáin suas. Is é an airde uasta is féidir le leacht a bhaint amach ná nuair a bhíonn an fórsa teannas dromchla cothrom le meáchan an leachta sa phíobán nó cothrom leis. Dá bhrí sin, ní féidir leis an leacht ardú ach go dtí airde ina bhfuil an fórsa teannas dromchla cothrom le meáchan an leachta sa phíobán.

Os a choinne sin, má tá an fórsa greamaitheach níos mó ná fórsa comhtháite an leachta, cuarfaidh dromchla an leachta anuas. Nuair a chuireann muid feadán nó píopa tanaí isteach (píopa a bhfuil trastomhas níos lú aige ná an coimeádán), cruthófar cuid íochtarach den leacht (féach an íomhá thíos).

Ribeadacht 3Tugtar gluaiseacht ribeach, nó ribeadacht, ar an éifeacht seo, agus tugtar feadáin ribeach ar na feadáin tanaí seo. Is fiú a thabhairt faoi deara gur féidir feadáin ribeach a thabhairt ar ár soithigh fola is lú freisin, toisc go bhfuil cúrsaíocht fola sna soithigh bheaga seo mar gheall ar an éifeacht ribeach freisin. Ar an gcaoi chéanna, is léir freisin feiniméan céir nó ceirisín leáite ag ardú trí bhuaic. Ina theannta sin, creidtear go bhfuil ról ríthábhachtach ag ribeadacht i ngluaiseacht uisce agus cothaithigh ó na fréamhacha go dtí na duilleoga trí na soithigh bheaga xiléime. Gan ribeadacht, thriomódh dromchla na hithreach díreach tar éis báistí nó uisciúcháin. Éifeacht thábhachtach eile a bhaineann le ribeadacht is ea coinneáil uisce sna bearnaí idir cáithníní ithreach.

Cothromóid Ribeadachta

Conas is féidir linn airde an uisce ag ardú trí cholún feadáin ribeach a chinneadh? Is cosúil go n-ardaíonn an leacht sa cholún. Ribeadacht 4feadán ribeach a bhfuil ga r aige go dtí airde h. Is é an fórsa a bhfuil ról aige an leacht a choinneáil ag airde h ná comhpháirt an fhórsa teannas dromchla sa treo ingearach: F cos theta.

Tá barr an fheadáin ribeach oscailte, mar sin cuirtear brú atmaisféarach i bhfeidhm ar dhromchla an leachta. Is é 2 phi r (imlíne an chiorcail) fad an dromchla teagmhála idir an leacht agus an feadán. Dá bhrí sin, is é méid an chomhpháirte ingearach den fhórsa teannas dromchla atá ag gníomhú feadh an dromchla teagmhála ná:

Ribeadacht 5

Mura ndéantar neamhaird den chuar suas ar dhromchla an leachta, is é seo toirt an leachta sa phíopa:

Toirt leachta = Achar dromchla na píopa x Airde an leachta

V = Ach

V = (π r² ) h

Má chothromaítear an chomhpháirt ingearach den Fhórsa Teannas Dromchla le meáchan an cholúin leachta sa fheadán ribeach, ní féidir leis an leacht ardú níos mó. Is é sin le rá, sroichfidh an leacht a uasairde nuair a chothromaítear an chomhpháirt ingearach den fhórsa teannas dromchla le meáchan an leachta ag airde h. Is é an chomhpháirt ingearach den fhórsa teannas dromchla ná:

F = γ²πr cos θ

Idir an dá linn, is é meáchan an leachta sa fheadán ribeach ná:

w = mg

w = ρ V g

w = ρ (π r² h ) g

Nuair a shroicheann an leacht a airde uasta (h), ní mór don chomhpháirt ingearach den fhórsa teannas dromchla a bheith cothrom le meáchan an leachta sa fheadán ribeach. Go matamaiticiúil, scríobhtar é:

Ribeadacht 6

Seo í an chothromóid atá á lorg againn. Más mian leat airde colún leachta a chinneadh, bain úsáid as an gcothromóid seo le do thoil.

Fág trácht