Uzgonska sila – problemi i rješenja

Uzgonska sila – problemi i rješenja

1. Drveni blok duljine = 2.5 m, širine = 0.5 m i visine = 0.4 m. Gustoća vode je 1000 kg/m3 ^. Ako se blok stavi u vodu, kolika je sila uzgona ... Ubrzanje zbog gravitacije je 10 N/kg.

Poznato:

Volumen bloka (V) = duljina x širina x visina = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 ^m³

Gustoća vode (ρ) = 1000 kg/ ^m3

Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 N/kg

Traži se: Veličina sile uzgona

rješenje:

Formula sile uzgona:

F = ρ g V

F = sila uzgona , ρ = gustoća vode , g = ubrzanje gravitacije , V = volumen

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

2. Težina tijela u zraku je 100 N. Tijelo se stavlja u tekućinu. Povećanje volumena tekućine je 1.5 m3 ^. Ako je specifična težina tekućine 10 N/m3 ^, kolika je težina tijela u tekućini?

Poznato:

Težina objekta u zraku (w) = 100 Newtona

Povećanje volumena tekućine = volumen objekta u tekućini (V) = 1.5 ^m³

Specifična težina tekućine = 10 N/ ^m³

Traži se: Težina predmeta u tekućini

rješenje:

Težina tijela u tekućini = težina tijela u zraku – sila uzgona

Težina objekta u tekućini = 100 Newtona – sila uzgona

Formula sile uzgona:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​sila uzgona = sila kojom tekućine djeluju na objekt u vodi

ρ = gustoća tekućine

g = ubrzanje zbog gravitacije

V = volumen objekta u tekućini

Specifična težina:

Specifična težina tekućine = 10 N/ ^m³

w / V = ​​​​10 N/ ^m³

mg / V = ​​​​10 N/ ^m³

m (10) / V = ​​​​10 N/ ^m³

m / V = ​​​​1 kg/ ^m³

ρ = 1 kg/ ^m³

Gustoća tekućine je 1 kg/ ^m³

Veličina sile uzgona :

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

Težina objekta u tekućini:

Težina objekta u tekućini = 100 Newtona – 15 Newtona

Težina objekta u tekućini = 85 Newtona

3. Brod koji plovi morem ulazi u široku i duboku rijeku. Gustoća morske vode je 1100 kg/m3 ^, gustoća riječne vode je 1000 kg/ m3 ^. Usporedite volumen tijela u morskoj vodi i u riječnoj vodi.

A. 11 : 10

B. 10:11

C. 121:100

O. 1 : 1

Poznato:

Gustoća morske vode (ρ1 ₎ = 1100 kg/ ^m3

Gustoća riječne vode (ρ² ₎ = 1000 kg/ ^m³

Traži se: Usporedba volumena objekta u morskoj vodi i u riječnoj vodi. usporedba volumena objekta u morskoj vodi i u riječnoj vodi.

rješenje:

Ako objekt pluta , tada je sila uzgona (F _B ) = težina (w):

Arhimedov zakon kaže da je sila uzgona koja djeluje na tijelo u tekućini (vodi) jednaka težini tekućine (vode) koju istiskuje. Volumen tijela u tekućini (vodi) jednak je volumenu pomaknute tekućine (vode).

Usporedba volumena objekta u morskoj vodi i u riječna voda:

Točan odgovor je B.

4. Zlato, čija je masa 193 grama, nalazi se u kerozinu koji ima uzlaznu silu od 8000 dina. Ako je ubrzanje zbog gravitacije 10 m/s² ^, a gustoća kerozina 0.8 gr/cm³ ^, tada odredite gustoću zlata.

A. 1.93 g/ ^cm³

B. 8.65 gr/ ^cm³

C. 19.3 gr/ ^cm³

D. 193 gr/ ^cm³

Poznato:

Masa zlata (m _zlata ) = 193 grama = 0.193 kg

Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/ ^s²

Sila uzgona (FA ₎ = 8000 dyna = 8 x 10³ ^dyna = (8 x ^10³ )( ^10⁻⁶ N) = 8 x ^10⁻² N = 0.08 Newtona

Gustoća kerozina (ρ) = 0.8 gr/cm³ ⁼ 800 kg/ ^m³

Traži se: Gustoća zlata

rješenje:

Težina zlata u zraku:

w = mg = ρ _b V g —– Jednadžba 1

V je volumen zlata u kerozinu.

Sila uzgona (F _B ) jednaka težini zlata u zraku (w) minus težina zlata u kerozinu (w') :

w – w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– Jednadžba 2

V je volumen zlata u kerozinu.

Obje gornje jednadžbe mogu se ponovno napisati u nastavku:

Točan odgovor je C.

1. Koji je temeljni princip iza sile uzgona?
   • OdgovoritiTemeljni princip sile uzgona je Arhimedov zakon. On tvrdi da na tijelo uronjeno u tekućinu djeluje sila uzgona koja se naziva sila uzgona, a jednaka je veličini težine tekućine koju istiskuje tijelo.
2. Zašto se predmet čini lakšim kada je uronjen u vodu?
   • OdgovoritiKada je objekt uronjen u vodu, istiskuje određeni volumen vode. Težina te istisnute vode djeluje na objekt uzgonskom silom prema gore, što neutralizira dio težine objekta, čineći ga lakšim.
3. Ako objekt pluta na vodi, kako se težina objekta uspoređuje s uzgonskom silom koja na njega djeluje?
   • OdgovoritiAko objekt pluta, sila uzgona koja na njega djeluje jednaka je težini objekta. Zato objekt ostaje u ravnoteži bez tonuća ili izdizanja.
4. Djeluje li sila uzgona na objekte u zraku?
   • OdgovoritiDa, sila uzgona djeluje na objekte u bilo kojoj tekućini, uključujući zrak. Međutim, budući da je zrak mnogo manje gust od tekućina poput vode, sila uzgona u zraku je mnogo manja i često zanemariva za svakodnevne objekte.
5. Zašto neki predmeti tonu u vodi, dok drugi plutaju?
   • OdgovoritiTone li ili pluta objekt ovisi o odnosu između njegove težine i sile uzgona. Ako je sila uzgona (zbog istisnute tekućine) veća od težine objekta, on pluta. Ako je težina veća, on tone.
6. Ako biste uzeli šuplju metalnu kuglu i čvrstu metalnu kuglu istog volumena i materijala i uronili ih u vodu, koja bi osjetila veću silu uzgona?
   • OdgovoritiSila uzgona ovisi o volumenu istisnute tekućine, a ne o masi objekta. Budući da obje kugle istiskuju isti volumen vode, osjetit će istu silu uzgona.
7. Zašto brodovi napravljeni od čelika, koji je mnogo gušći od vode, plutaju?
   • OdgovoritiBrodovi su dizajnirani s velikim šupljim prostorima iznutra, što znači da je njihova ukupna prosječna gustoća manja od gustoće vode. Voda koju istiskuje brod stvara silu uzgona koja može poduprijeti težinu broda, omogućujući mu da pluta.
8. Ako plutajuću loptu gurnete dublje u vodu, a zatim je pustite, što će se dogoditi?
   • OdgovoritiAko plutajuću loptu gurnete dublje u vodu, povećavate volumen vode koju istisne, što povećava silu uzgona. Kada je pustite, povećana sila uzgona će je gurati prema gore dok se ne vrati u ravnotežni položaj.
9. Što se događa s uzgonskom silom na potopljenom objektu ako ga premjestimo iz slatke u slanu vodu?
   • OdgovoritiSlana voda je gušća od slatke vode. Stoga će, za isti istisnuti volumen, sila uzgona u slanoj vodi biti veća nego u slatkoj vodi. Dakle, objekt može plutati više u slanoj vodi nego u slatkoj vodi.
10. Je li moguće da objekt bude stabilan u jednoj orijentaciji (npr. vertikalnoj), ali nestabilan u drugoj (npr. horizontalnoj) dok pluta u vodi?

• OdgovoritiDa, stabilnost plutajućeg objekta ovisi o raspodjeli njegove težine u odnosu na silu uzgona. Ako je težište izravno iznad središta uzgona, objekt će biti stabilan. Međutim, ako promijenite orijentaciju, odnos između središta mogao bi se promijeniti, što dovodi do nestabilnosti u toj određenoj orijentaciji.