Լողացող ուժ - խնդիրներ և լուծումներ
1. Փայտե կտոր, որի երկարությունը = 2.5 մ, լայնությունը = 0.5 մ և բարձրությունը = 0.4 մ է: Ջրի խտությունը 1000 կգ/մ 3 է : Եթե կտորը տեղադրվում է ջրի մեջ, որքա՞ն է լողացող ուժը … Ձգողականության արագացումը 10 Ն/կգ է:
Հայտնի է.
Բլոկի ծավալը (V) = երկարություն x լայնություն x բարձրություն = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 մ 3
Ջրի խտությունը (ρ) = 1000 կգ/ մ³
Ձգողականության արագացում (g) = 10 Ն/կգ
Ցանկալի է՝ լողացող ուժի մեծությունը
Լուծում.
Լողացող ուժի բանաձևը՝
F = ρ g V
F = լողացող ուժ , ρ = ջրի խտություն , g = ձգողականության արագացում , V = ծավալ
F = (1000)(10)(0.5) = (1000)(5) = 5000 Նյուտոն
2. Մարմնի քաշը օդում 100 Ն է։ Մարմինը տեղադրվում է հեղուկի մեջ։ Հեղուկի ծավալի աճը կազմում է 1.5 մ³ ։ Եթե հեղուկի տեսակարար քաշը 10 Ն/մ³ է , որքա՞ն է մարմնի քաշը հեղուկի մեջ։
Հայտնի է.
Մարմնի քաշը օդում (w) = 100 Նյուտոն
Հեղուկի ծավալի աճ = հեղուկում առարկայի ծավալը (V) = 1.5 մ 3
Հեղուկի տեսակարար քաշը = 10 Ն/ մ³
Պահանջվում է. Առարկայի քաշը հեղուկի մեջ
Լուծում.
Մարմնի քաշը հեղուկում = մարմնի քաշը օդում – լողացող ուժ
Մարմնի քաշը հեղուկում = 100 Նյուտոն՝ լողացող ուժ
Լողացող ուժի բանաձևը՝
Ֆ A = ρ g V
F A = լողացող ուժ = հեղուկների կողմից ջրում գտնվող մարմնի վրա գործադրվող ուժը
ρ = հեղուկի խտությունը
g = ձգողականության արագացում
V = առարկայի ծավալը հեղուկում
Հատուկ քաշը:
Հեղուկի տեսակարար քաշը = 10 Ն/մ 3
w / V = 10 Ն/մ 3
մգ / Վ = 10 Ն/մ 3
մ (10) / Վ = 10 Ն/մ 3
մ / Վ = 1 կգ/մ 3
ρ = 1 կգ/ մ³
Հեղուկի խտությունը 1 կգ/մ³ է
Լողացող ուժի մեծությունը ՝
F A = ρg V = (1 կգ/մ 3 )(10 մ/վ 2 )(1.5 մ 3 ) = 15 կգ մ/վ 2 = 15 Նյուտոն
Առարկայի քաշը հեղուկի մեջ՝
Մարմնի քաշը հեղուկի մեջ = 100 Նյուտոն – 15 Նյուտոն
Մարմնի քաշը հեղուկի մեջ = 85 Նյուտոն
3. Ծովում նավարկող նավը մտնում է լայն և խորը գետ։ Ծովի ջրի խտությունը 1100 կգ/մ 3 է , գետի ջրի խտությունը ՝ 1000 կգ/ մ 3 ։ Որոշեք, թե ինչպես է համեմատվում առարկայի ծավալը ծովի և գետի ջրերում ։
Ա. 11:10
Բ. 10:11
Գ. 121:100
Դ. 1:1
Հայտնի է.
Ծովի ջրի խտությունը (ρ1 ) = 1100 կգ/մ 3
Գետի ջրի խտությունը (ρ2 ) = 1000 կգ/մ 3
Պահանջվում է. առարկայի ծավալի համեմատություն ծովի և գետի ջրերում ։ առարկայի ծավալի համեմատություն ծովի և գետի ջրերում ։
Լուծում.
Եթե մարմինը լողում է, ապա լողացող ուժը (F ₂ B ) = քաշը (w):
Արքիմեդեսի սկզբունքը նշում է, որ հեղուկի (ջրի) մեջ գտնվող մարմնի վրա ազդող լողացող ուժը հավասար է դրա կողմից տեղահանված հեղուկի (ջրի) քաշին։ Հեղուկի (ջրի) մեջ գտնվող մարմնի ծավալը հավասար է շարժված հեղուկի (ջրի) ծավալին։
Մարմնի ծավալի համեմատությունը ծովի ջրում և գետի ջուր:
Ճիշտ պատասխանը Բ-ն է։
4. Ոսկին, որի զանգվածը 193 գրամ է, գտնվում է կերոսինի մեջ, որն ունի 8000 դին վերև ուղղված ուժ։ Եթե ձգողության ուժի արագացումը 10 մ/վ² է , իսկ կերոսինի խտությունը ՝ 0.8 գրամ/սմ³ , ապա որոշեք ոսկու խտությունը ։
Ա. 1.93 գր/սմ 3
Բ. 8.65 գր/սմ 3
Գ. 19.3 գր/սմ 3
Դ. 193 գր/սմ 3
Հայտնի է.
Ոսկու զանգվածը (մ ոսկի ) = 193 գրամ = 0.193 կգ
Ձգողականության արագացում (g) = 10 մ/ վ²
Լողացող ուժ (F A ) = 8000 դայն = 8 x 10 3 դայն = (8 x 10 3 )(10 -5 Ն) = 8 x 10 -2 Ն = 0.08 Նյուտոն
Կերոսինի խտությունը (ρ) = 0.8 գ/սմ 3 = 800 կգ/մ 3
Պահանջվում է՝ Ոսկու խտություն
Լուծում.
Ոսկու քաշը օդում.
w = mg = ρ b V g —– Հավասարում 1
V-ն կերոսինում ոսկու ծավալն է։
Լողացող ուժը (F B ) հավասար է օդում ոսկու քաշին (w) հանած կերոսինում ոսկու քաշին (w'):
w – w' = F A
w – w' = ρ f V g —– Հավասարում 2
V-ն կերոսինում ոսկու ծավալն է։
Վերոնշյալ երկու հավասարումները նույնպես կարելի է գրել ստորև՝
Ճիշտ պատասխանն է Գ.
- Ո՞րն է լողացող ուժի հիմնական սկզբունքը։
- ՊատասխանԼողացող ուժի հիմքում ընկած հիմնարար սկզբունքը Արքիմեդեսի սկզբունքն է։ Այն նշում է, որ հեղուկի մեջ ընկղմված մարմնի վրա ազդում է վերև շարժվող ուժ, որը կոչվում է լողացող ուժ, որը հավասար է մարմնի կողմից տեղահանված հեղուկի քաշին։
- Ինչո՞ւ է առարկան ավելի թեթև զգացվում, երբ այն ջրի մեջ է ընկղմվում։
- ՊատասխանԵրբ առարկան ընկղմվում է ջրի մեջ, այն տեղաշարժում է որոշակի ծավալի ջուր։ Այս տեղաշարժված ջրի քաշը առարկայի վրա գործադրում է վերև ուղղված լողացող ուժ, որը չեզոքացնում է առարկայի քաշի մի մասը՝ այն դարձնելով ավելի թեթև։
- Եթե որևէ մարմին լողում է ջրի վրա, ինչպե՞ս է նրա քաշը համեմատվում դրա վրա ազդող լողացող ուժի հետ։
- ՊատասխանԵթե մարմինը լողում է, նրա վրա ազդող լողացող ուժը հավասար է մարմնի քաշին։ Ահա թե ինչու մարմինը մնում է հավասարակշռության մեջ՝ առանց խորտակվելու կամ բարձրանալու։
- Արդյո՞ք լողացող ուժը ազդում է օդում գտնվող մարմինների վրա։
- ՊատասխանԱյո, լողացող ուժը ազդում է ցանկացած հեղուկի, այդ թվում՝ օդի մեջ գտնվող մարմինների վրա։ Սակայն, քանի որ օդը շատ ավելի քիչ խիտ է, քան հեղուկները, ինչպիսին է ջուրը, օդում լողացող ուժը շատ ավելի փոքր է և հաճախ աննշան առօրյա առարկաների համար։
- Ինչո՞ւ են որոշ առարկաներ խորտակվում ջրի մեջ, մինչդեռ մյուսները լողում են։
- ՊատասխանՄարմնի խորտակվելը, թե լողալը կախված է նրա քաշի և լողացող ուժի միջև եղած կապից։ Եթե լողացող ուժը (տեղահանված հեղուկի պատճառով) մեծ է մարմնի քաշից, ապա այն լողում է։ Եթե քաշը մեծ է, ապա այն խորտակվում է։
- Եթե դուք վերցնեք նույն ծավալի և նյութի խոռոչավոր մետաղական և պինդ մետաղական գնդիկներ և դրանք ընկղմեք ջրի մեջ, որի վրա կազդի ավելի մեծ լողող ուժ։
- ՊատասխանԼողացող ուժը կախված է տեղահանված հեղուկի ծավալից, այլ ոչ թե մարմնի զանգվածից։ Քանի որ երկու գնդիկներն էլ տեղահանում են ջրի նույն ծավալը, դրանք կենթարկվեն նույն լողացող ուժի ազդեցությանը։
- Ինչո՞ւ են ջրից շատ ավելի խիտ պողպատից պատրաստված նավերը լողում։
- ՊատասխանՆավերը նախագծված են ներսում մեծ խոռոչներով, ինչը նշանակում է, որ դրանց ընդհանուր միջին խտությունը փոքր է ջրի խտությունից։ Նավի կողմից տեղաշարժված ջուրը ստեղծում է լողացող ուժ, որը կարող է պահել նավի քաշը՝ թույլ տալով նրան լողալ։
- Ի՞նչ կպատահի, եթե լողացող գնդակը ավելի խորը մտցնեք ջրի մեջ, ապա բաց թողնեք այն։
- ՊատասխանԵթե լողացող գնդակը ավելի խորը մղեք ջրի մեջ, դուք մեծացնում եք դրա դուրս մղած ջրի ծավալը, ինչը մեծացնում է լողացող ուժը։ Երբ դուք այն բաց եք թողնում, ավելացած լողացող ուժը այն կշարժի վերև, մինչև այն վերադառնա իր հավասարակշռության դիրքին։
- Ի՞նչ կպատահի ջրի տակ գտնվող մարմնի վրա լողացող ուժի հետ, եթե այն քաղցրահամ ջրից տեղափոխենք աղի ջրերի մեջ։
- ՊատասխանԱղի ջուրն ավելի խիտ է, քան քաղցրահամը։ Հետևաբար, նույն ծավալի տեղաշարժի դեպքում աղի ջրում լողացող ուժը կլինի ավելի մեծ, քան քաղցրահամ ջրում։ Այսպիսով, մարմինը կարող է ավելի բարձր լողալ աղի ջրում, քան քաղցրահամ ջրում։
- Հնարավո՞ր է, որ առարկան ջրի մեջ լողալիս կայուն լինի մեկ դիրքում (օրինակ՝ ուղղահայաց), բայց անկայուն՝ մեկ այլ դիրքում (օրինակ՝ հորիզոնական):
- ՊատասխանԱյո, լողացող մարմնի կայունությունը կախված է նրա քաշի բաշխումից լողացող ուժի նկատմամբ։ Եթե ծանրության կենտրոնը գտնվում է լողացող ուժի կենտրոնից անմիջապես վերև, ապա մարմինը կայուն կլինի։ Սակայն, եթե փոխեք կողմնորոշումը, կենտրոնների միջև հարաբերությունը կարող է փոխվել, ինչը կհանգեցնի այդ կոնկրետ կողմնորոշման անկայունության։
