Blīvums un peldēšana līdzsvarā – problēmas un risinājumi

Blīvums un peldēšana līdzsvarā – problēmas un risinājumi

1. Bloks, kas ievietots divos dažāda veida šķidrumos. Šķidrumā A 0.6 daļas objekta atrodas šķidrumā. Šķidrumā B 0.5 daļas objekta atrodas šķidrumā. Nosakiet šķidruma A blīvuma attiecību pret šķidruma B blīvumu.

Zināms:

Bloka blīvums = x

Šķidrumā esošā objekta daļa A = 0.6

Šķidruma blīvums A = y

Šķidrumā esošā objekta daļa B = 0.5

Šķidruma blīvums B = z

Vēlams: Šķidruma A blīvuma attiecība pret šķidrumu B (y:z)

šķīdums:

Aizvietojiet x 2. vienādojumā ar x 1. vienādojumā:

2. Šķidrumā P ievietots objekts, kura 0.5 daļa atrodas šķidrumā. Kad objekts tiek ievietots šķidrumā Q, tas atrodas šķidrumā, kā parādīts attēlā zemāk. Kāda ir šķidruma P blīvuma attiecība pret šķidruma Q blīvumu?

Zināms:

Objekta blīvums = x

Šķidrumā esošā objekta daļa P = 1/2 = 0.5

Šķidruma blīvums P = y

Šķidrumā esošā objekta daļa Q = 1

Šķidruma blīvums Q = z

Vēlams: Šķidruma P blīvuma attiecība pret šķidrumu Q (y:z)

šķīdums:

Aizvietojiet x 2. vienādojumā ar x 1. vienādojumā:

3. Koks, kas peld eļļā (eļļas blīvums ir 800 kg/m³ ⁾ . 4/5 daļas koksnes atrodas eļļā . Kāds ir koksnes blīvums?

Zināms:

Naftas blīvums (ρ) = 800 kg/ ^m⁻³

Koka daļa eļļā = 4/5

Meklē: koksnes blīvumu

šķīdums:

Koka blīvums ir 640 kg/ ^m³.

4. Bloka svars ir 50 N. Ūdenī bloka svars ir 30 N. Ja ūdens blīvums ir 10³ ^kg /m⁻³, ^kāds ir bloka blīvums?

Zināms:

Bloka svars gaisā (w) = 50 N

Bloka svars ūdenī (w _ūdens ) = 30 N

Ūdens blīvums (ρūdens ₎ = 10³ ^kg /m³ ⁼ 1000 kg/ ^m³

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

Bloka masa (m) = w/g = 50/10 = 5 kg

Vēlams: bloku blīvums (ρ _bloki )

šķīdums:

Peldspējas spēks:

F _A = ​​​​w – w _ūdens = 50 – 30 = 20 N

Bloka tilpums ūdenī:

F _A = ​​​​ρ g V

20 = (1000)(10) V

20 = (10 000) V

V = 20/10,000

V = 0.002 ^m³

Bloka blīvums:

ρ = m/V = 5/0.002 = 2500 kg/m ³

5. Koka bloks, kas iegremdēts ūdenī. 25% no tā daļas atrodas virs ūdens virsmas un 75% atrodas ūdenī. Ūdens blīvums ir 1 g/cm³ ^, un brīvās krišanas paātrinājums ir 10 m/s² ^. Nosakiet bloku blīvumu.

A. 0.025 kg/ ^m³

B. 0.075 g/ ^cm³

C. 0.250 kg/ ^m³

D. 0.750 g/ ^cm³

Zināms:

Bloku daļa virs ūdens virsmas = 25% = 25/100 = 0.25

Bloka daļa ūdenī = 75% = 75/100 = 0.75

Ūdens blīvums (ρ _ūdens ) = 1 g/cm³ ⁼ 1000 kg/ ^m³

Brīvās krišanas paātrinājums = 10 m/ ^s²

Vēlams: bloku blīvums (ρ _bloki )

šķīdums:

Bloku tilpums ūdenī = bloku blīvuma attiecība pret ūdens blīvumu

Pareizā atbilde ir D.

1. Kas ir blīvums un kā to definē matemātiski?
   • Atbilde: Blīvums ir mērs, kas parāda, cik daudz masas ir noteiktā tilpumā. Matemātiski to definē kā blīvums=masa/tilpums​.
2. Kā objekta blīvums nosaka, vai tas peldēs vai nogrims šķidrumā?
   • Atbilde: Ja objekta blīvums ir mazāks par šķidruma, kurā tas atrodas, blīvumu, objekts peldēs. Un otrādi, ja objekta blīvums ir lielāks par šķidruma blīvumu, tas nogrims.
3. Kāds ir princips, kāpēc objekts peld vai grimst šķidrumā?
   • Atbilde: Princips ir Arhimēda princips, kas nosaka, ka ķermenis atrodas šķidrumā, uz kuru iedarbojas augšupvērsts peldspējas spēks, kas vienāds ar tā izspiestā šķidruma svaru.
4. Ja ledus kubs peld ūdenī, daļai atrodoties virs ūdens līmeņa, ko tas norāda par ledus un ūdens relatīvo blīvumu?
   • Atbilde: Tas norāda, ka ledus blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu. Tāpēc ledus kubs peld, un tikai daļa no tā paliek iegremdēta, lai izspiestu ūdens daudzumu, kas ir vienāds ar ledus kuba svaru.
5. Kāpēc smagie tērauda kuģi peld pa ūdeni, kamēr maza tērauda nagla varētu nogrimt?
   • Atbilde: Tērauda kuģa kopējais blīvums, ieskaitot tā ar gaisu piepildītās dobās daļas, ir mazāks par ūdens blīvumu. Turpretī cietas tērauda naglas blīvums ir lielāks par ūdens blīvumu, kā rezultātā tā nogrimst.
6. Kā "neitrālas peldspējas" jēdziens atšķiras no peldēšanas vai grimšanas?
   • Atbilde: Neitrāla peldspēja rodas, ja objekta svaru precīzi līdzsvaro peldspēja, kā rezultātā objekts paliek suspendēts šķidrumā, nepaceļoties un neiegrimstot.
7. Kāpēc hēlija balons lido gaisā?
   • Atbilde: Hēlija blīvums ir ievērojami mazāks nekā gaisa blīvums. Tā rezultātā hēlija balona svars (ieskaitot balona materiālu un iekšpusē esošo hēliju) ir mazāks nekā izspiestā gaisa svars, liekot tam peldēt.
8. Kas notiek ar objekta blīvumu, kad tas tiek saspiests mazākā tilpumā, bet tā masa paliek nemainīga?
   • Atbilde: Blīvums palielināsies, jo blīvums ir definēts kā masa, dalīta ar tilpumu. Ja tilpums samazinās un masa paliek nemainīga, attiecība (blīvums) palielināsies.
9. Kā sāļums ietekmē ūdens blīvumu?
   • Atbilde: Palielinot ūdens sāļumu (t. i., pievienojot vairāk sāls), palielināsies tā blīvums. Tāpēc objektiem ir tendence vieglāk peldēt sālsūdenī (piemēram, Nāves jūrā) salīdzinājumā ar saldūdeni.
10. Ja objekts peld līdzsvarā šķidrumā, kā salīdzināms peldspējas spēks un gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz objektu?

• Atbilde: Kad objekts peld līdzsvarā, peldspēja (augšupvērstais spēks, ko rada šķidrums) ir vienāda lieluma un pretēja virziena gravitācijas spēkam (svaram), kas iedarbojas uz objektu.