Peldspējas spēks – problēmas un risinājumi

Peldspējas spēks – problēmas un risinājumi

1. Koka bluķis ar garumu = 2.5 m, platumu = 0.5 m un augstumu = 0.4 m. Ūdens blīvums ir 1000 kg/ ^m³ . Ja bluķis tiek ievietots ūdenī, kāds ir peldspējas spēks … Brīvās krišanas paātrinājums ir 10 N/kg.

Zināms:

Bloka tilpums (V) = garums x platums x augstums = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 ^m3

Ūdens blīvums (ρ) = 1000 kg/ ^m³

Brīvās krišanas paātrinājums (g) = 10 N/kg

Vēlams: peldspējas lielums

šķīdums:

Peldspējas spēka formula:

F = ρ g V

F = peldspēja , ρ = ūdens blīvums , g = brīvās krišanas paātrinājums , V = tilpums

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

2. Priekšmeta svars gaisā ir 100 N. Priekšmets ir ievietots šķidrumā. Šķidruma tilpuma pieaugums ir 1.5 m3 ^. Ja šķidruma īpatnējais svars ir 10 N/m3 ^, kāds ir priekšmeta svars šķidrumā?

Zināms:

Objekta svars gaisā (w) = 100 ņūtoni

Šķidruma tilpuma pieaugums = objekta tilpums šķidrumā (V) = 1.5 ^m3

Šķidruma īpatnējais svars = 10 N/ ^m³

Vēlams: objekta svars šķidrumā

šķīdums:

Objekta svars šķidrumā = objekta svars gaisā – peldspēja

Objekta svars šķidrumā = 100 ņūtoni – peldspēja

Peldspējas spēka formula:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​​​peldspēks = spēks, ko šķidrumi iedarbojas uz objektu ūdenī

ρ = šķidruma blīvums

g = brīvās krišanas paātrinājums

V = objekta tilpums šķidrumā

Īpatnējais svars:

Šķidruma īpatnējais svars = 10 N/ ^m³

w / V = ​​​​10 N/m ³

mg/V = 10 N/ ^m³

m (10) / V = ​​​​10 N/ ^m³

m/V = ​​1 kg/ ^m³

ρ = 1 kg/ ^m³

Šķidruma blīvums ir 1 kg/m³^.

Peldspējas spēka lielums :

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

Objekta svars šķidrumā:

Objekta svars šķidrumā = 100 ņūtoni – 15 ņūtoni

Objekta svars šķidrumā = 85 ņūtoni

3. Kuģis ^, kas kuģo jūrā, ieiet platā un dziļā upē. Jūras ūdens blīvums ir 1100 kg/m³ ^, upes ūdens blīvums ir 1000 kg/ m³ . Salīdziniet objekta tilpumu jūras ūdenī un upes ūdenī.

A. 11:10

B. 10:11

C. 121:100

1. kārta: 1

Zināms:

Jūras ūdens blīvums (ρ1 ₎ = 1100 kg/ ^m3

Upes ūdens blīvums (ρ² ₎ = 1000 kg/ ^m³

Meklē: Objekta tilpuma salīdzinājums jūras ūdenī un upes ūdenī . Objekta tilpuma salīdzinājums jūras ūdenī un upes ūdenī.

šķīdums:

Ja objekts peld, tad peldspēja (FB ₎ = svars (w):

Arhimēda princips nosaka, ka peldspējas spēks, kas iedarbojas uz objektu šķidrumā ( ūdenī), ir vienāds ar tā izspiestā šķidruma (ūdens) svaru. Objekta tilpums šķidrumā (ūdenī) ir vienāds ar pārvietotā šķidruma (ūdens) tilpumu.

Objekta tilpuma salīdzinājums jūras ūdenī un upes ūdens:

Pareizā atbilde ir B.

4. Zelts, kura masa ir 193 grami, atrodas petrolejā ar augšupvērstu spēku 8000 dinu. Ja brīvās krišanas paātrinājums ir 10 m/s² ^un petrolejas blīvums ir 0.8 g/cm³ ^, tad nosakiet zelta blīvumu.

A. 1.93 g/ ^cm³

B. 8.65 g/ ^cm³

Aptuveni 19.3 g/ ^cm³

D. 193 g/ ^cm³

Zināms:

Zelta masa (m _zelta ) = 193 grami = 0.193 kg

Brīvās krišanas paātrinājums (g) = 10 m/ ^s²

Peldspējas spēks (FA ₎ = 8000 dini = 8 x ^10³ dini = (8 x 10³ ⁾ ( ^10⁻³ N) = 8 x ^10⁻² N = 0.08 ņūtoni

Petrolejas blīvums (ρ) = 0.8 g/cm³ ⁼ 800 kg/ ^m³

Meklē: zelta blīvumu

šķīdums:

Zelta svars gaisā:

w = mg = ρ _b V g —– 1. vienādojums

V ir zelta tilpums petrolejā.

Peldspējas spēks (FB ₎ , kas vienāds ar zelta svaru gaisā (w) mīnus zelta svars petrolejā (w'):

w – w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– 2. vienādojums

V ir zelta tilpums petrolejā.

Abus iepriekš minētos vienādojumus var pārrakstīt zemāk:

Pareizā atbilde ir C.

1. Kāds ir peldspējas pamatprincips?
   • atbildePeldspējas pamatprincips ir Arhimēda princips. Tas nosaka, ka šķidrumā iegremdēts objekts piedzīvo augšupvērstu spēku, ko sauc par peldspēju, un kura lielums ir vienāds ar objekta izspiestā šķidruma svaru.
2. Kāpēc objekts šķiet vieglāks, kad tas ir iegremdēts ūdenī?
   • atbildeKad objekts tiek iegremdēts ūdenī, tas izspiež noteiktu ūdens daudzumu. Šī izspiestā ūdens svars rada uz objektu augšupvērstu peldspēju, kas daļēji kompensē objekta svaru, padarot to vieglāku.
3. Ja objekts peld virs ūdens, kā objekta svars ir salīdzināms ar tam iedarbojošos peldspējas spēku?
   • atbildeJa objekts peld, uz to iedarbojošais peldspējas spēks ir vienāds ar objekta svaru. Tāpēc objekts paliek līdzsvarā, negrimstot un nepaceļoties.
4. Vai uz gaisā esošajiem objektiem iedarbojas peldspēja?
   • atbildeJā, peldspēja iedarbojas uz objektiem jebkurā šķidrumā, ieskaitot gaisu. Tomēr, tā kā gaiss ir daudz mazāk blīvs nekā šķidrumi, piemēram, ūdens, peldspēja gaisā ir daudz mazāka un ikdienas objektiem bieži vien ir niecīga.
5. Kāpēc daži objekti nogrimst ūdenī, bet citi peld?
   • atbildeTas, vai objekts grimst vai peld, ir atkarīgs no tā svara un peldspējas attiecības. Ja peldspēja (izspiestā šķidruma dēļ) ir lielāka par objekta svaru, tas peld. Ja svars ir lielāks, tas grimst.
6. Ja jūs paņemtu dobu metāla bumbu un cietu metāla bumbu ar vienādu tilpumu un materiālu un iegremdētu tās ūdenī, kura no tām izjustu lielāku peldspēju?
   • atbildePeldspējas spēks ir atkarīgs no izspiestā šķidruma tilpuma, nevis no objekta masas. Tā kā abas bumbas izspiež vienādu ūdens tilpumu, tās izjustu vienādu peldspēju.
7. Kāpēc kuģi, kas izgatavoti no tērauda, ​​kas ir daudz blīvāks par ūdeni, peld?
   • atbildeKuģi ir konstruēti ar lielām dobām telpām iekšpusē, kas nozīmē, ka to kopējais vidējais blīvums ir mazāks nekā ūdenim. Kuģa izspiestais ūdens rada peldspēju, kas var noturēt kuģa svaru, ļaujot tam peldēt.
8. Ja jūs iegrūdīsiet peldošu bumbu dziļāk ūdenī un pēc tam to atlaidīsiet, kas notiks?
   • atbildeJa peldošu bumbu iegrūžat dziļāk ūdenī, jūs palielināt tās izspiestā ūdens tilpumu, kas palielina peldspēju. Kad to atlaižat, palielinātais peldspējas spēks to stums uz augšu, līdz tā atgriezīsies līdzsvara stāvoklī.
9. Kas notiek ar peldspējas spēku uz iegremdētu objektu, ja to pārvieto no saldūdens uz sālsūdeni?
   • atbildeSālsūdens ir blīvāks nekā saldūdens. Tāpēc, ja tiek pārvietots tāds pats tilpums, peldspēja sālsūdenī būs lielāka nekā saldūdenī. Tātad objekts sālsūdenī var peldēt augstāk nekā saldūdenī.
10. Vai ir iespējams, ka objekts, peldot ūdenī, ir stabils vienā orientācijā (piemēram, vertikāli), bet nestabils citā (piemēram, horizontāli)?

• atbildeJā, peldoša objekta stabilitāte ir atkarīga no tā svara sadalījuma attiecībā pret peldspējas spēku. Ja smaguma centrs atrodas tieši virs peldspējas centra, objekts būs stabils. Tomēr, mainot orientāciju, var mainīties attiecības starp centriem, izraisot nestabilitāti šajā konkrētajā orientācijā.