උත්ප්ලාවකතා බලය - ගැටළු සහ විසඳුම්
1. දිග = 2.5 m, පළල = 0.5 m සහ උස = 0.4 m වන ලී කුට්ටියක්. ජල ඝනත්වය 1000 kg/m 3 වේ . කුට්ටිය ජලයේ තැබුවහොත්, උත්ප්ලාවක බලය කුමක්ද ... ගුරුත්වාකර්ෂණය හේතුවෙන් ත්වරණය 10 N/kg වේ.
දන්නා:
බ්ලොක් එකේ පරිමාව (V) = දිග x පළල x උස = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 m 3
ජල ඝනත්වය (ρ) = 1000 kg/m 3
ගුරුත්වාකර්ෂණය හේතුවෙන් ත්වරණය (g) = 10 N/kg
අවශ්යයි: උත්ප්ලාවක බලයේ විශාලත්වය
විසඳුම:
උත්ප්ලාවකතා බලයේ සූත්රය:
එෆ් = ρ උ වී
F = උත්ප්ලාවක බලය , ρ = ජලයේ ඝනත්වය , g = ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය , V = පරිමාව
F = (1000)(10)(0.5) = (1000)(5) = 5000 නිව්ටන්
2. වාතයේ ඇති වස්තුවක බර 100 N වේ. වස්තුව ද්රවයක තබා ඇත. ද්රව පරිමාවේ වැඩිවීම 1.5 m 3 වේ . ද්රවයේ නිශ්චිත බර 10 N/m 3 නම් , ද්රවයේ ඇති වස්තුවේ බර කොපමණද?
දන්නා:
වාතයේ දී වස්තුවක බර (w) = නිව්ටන් 100
ද්රව පරිමාව වැඩිවීම = ද්රවයේ ඇති වස්තුවේ පරිමාව (V) = 1.5 m 3
ද්රවයේ නිශ්චිත බර = 10 N/m 3
අවශ්යයි: ද්රවයේ ඇති වස්තුවේ බර
විසඳුම:
ද්රවයේදී වස්තුවක බර = වාතයේදී වස්තුවක බර – උත්ප්ලාවක බලය
ද්රවයේදී වස්තුවක බර = 100 නිව්ටන් – උත්ප්ලාවක බලය
උත්ප්ලාවකතා බලයේ සූත්රය:
එෆ් ඒ = ρ උ වී
F A = උත්ප්ලාවක බලය = ජලයේ ඇති වස්තුව මත ද්රව මගින් යොදන බලය
ρ = ද්රවයේ ඝනත්වය
g = ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ඇතිවන ත්වරණය
V = ද්රවයේ ඇති වස්තුවක පරිමාව
නිශ්චිත බර:
ද්රවයේ නිශ්චිත බර = 10 N/m 3
w / V = 10 N/m 3
mg / V = 10 N/m 3
m (10) / V = 10 N/m 3
m / V = 1 kg/m 3
ρ = 1 kg/m 3
ද්රවයේ ඝනත්වය 1 kg/m 3 වේ.
උත්ප්ලාවක බලයේ විශාලත්වය :
F A = ρ g V = (1 kg/m 3 )(10 m/s 2 )(1.5 m 3 ) = 15 kg m/s 2 = 15 නිව්ටන්
තරලයේ වස්තුවක බර:
වස්තුවක තරල බර = නිව්ටන් 100 – නිව්ටන් 15
වස්තුවක තරලයේ බර = නිව්ටන් 85
3. මුහුදේ යාත්රා කරන නැවක් පළල් හා ගැඹුරු ගඟකට ඇතුළු වේ. මුහුදු ජලයේ ඝනත්වය 1100 kg/m3 වන අතර , ගංගා ජලයේ ඝනත්වය 1000 kg/m3 වේ . මුහුදු ජලයේ සහ ගංගා ජලයේ වස්තුවේ පරිමාව සංසන්දනය කරන්න.
ඒ. 11:10
ආ. 10 : 11
සී. 121 : 100
භී. 1 : 1
දන්නා:
මුහුදු ජලයේ ඝනත්වය (ρ 1 ) = 1100 kg/m 3
ගංගා ජලයේ ඝනත්වය (ρ 2 ) = 1000 kg/m 3
අවශ්යයි: මුහුදු ජලයේ සහ ගංගා ජලයේ වස්තුවේ පරිමාව සංසන්දනය කිරීම . මුහුදු ජලයේ සහ ගංගා ජලයේ වස්තුවේ පරිමාව සංසන්දනය කිරීම.
විසඳුම:
වස්තුව පාවෙමින් පවතී නම් , උත්ප්ලාවක බලය (F B ) = බර (w):
ආකිමිඩීස්ගේ මූලධර්මය පවසන්නේ තරලයක (ජල) ඇති වස්තුවක් මත ක්රියා කරන උත්ප්ලාවක බලය එය විස්ථාපනය කරන තරලයේ (ජල) බරට සමාන බවයි. තරලයක (ජල) ඇති වස්තුවේ පරිමාව චලනය වන තරලයේ (ජල) පරිමාවට සමාන වේ.
වස්තුවේ පරිමාව මුහුදු ජලයේ සහ ඇතුළත සංසන්දනය කිරීම ගංගා ජලය:
නිවැරදි පිළිතුර B වේ.
4. ස්කන්ධය ග්රෑම් 193 ක් වන රත්තරන්, ඩයින 8000 ක ඉහළට බලයක් සහිත භූමිතෙල් වල ඇත. ගුරුත්වාකර්ෂණය හේතුවෙන් ත්වරණය 10 m/s 2 නම් සහ භූමිතෙල් ඝනත්වය 0.8 gr/cm 3 නම් , රත්තරන් වල ඝනත්වය තීරණය කරන්න.
අ. 1.93 ග්රෑම්/සෙ.මී. 3
ආ. 8.65 ග්රෑම්/සෙ.මී. 3
සී. 19.3 ග්රෑම්/සෙ.මී. 3
ඩී. 193 ග්රෑම්/සෙ.මී. 3
දන්නා:
රන් ස්කන්ධය (m රන් ) = ග්රෑම් 193 = 0.193 kg
ගුරුත්වාකර්ෂණය හේතුවෙන් ත්වරණය (g) = 10 m/s 2
උත්ප්ලාවක බලය (F A ) = 8000 ඩයින් = 8 x 10 3 ඩයින් = (8 x 10 3 )(10 -5 N) = 8 x 10 -2 N = 0.08 නිව්ටන්
භූමිතෙල් ඝනත්වය (ρ) = 0.8 gr/cm 3 = 800 kg/m 3
අවශ්යයි: රත්තරන් වල ඝනත්වය
විසඳුම:
වාතයේ ඇති රත්තරන් වල බර:
w = mg = ρ b V g —– සමීකරණය 1
V යනු භූමිතෙල් වල රත්රන් පරිමාවයි.
උත්ප්ලාවකතා බලය (F B ) වාතයේ රත්රන් බරට සමාන වේ (w) භූමිතෙල් වල රත්රන් බර අඩු කරන්න (w') :
w – w' = එෆ් ඒ
w – w' = ρ f V g —– සමීකරණය 2
V යනු භූමිතෙල් වල රත්රන් පරිමාවයි.
ඉහත සමීකරණ දෙකම නැවත පහතින් ලිවිය හැක:
නිවැරදි පිළිතුර සී.
- උත්ප්ලාවක බලය පිටුපස ඇති මූලික මූලධර්මය කුමක්ද?
- පිළිතුර: උත්ප්ලාවකතා බලය පිටුපස ඇති මූලික මූලධර්මය ආකිමිඩීස් මූලධර්මයයි. එහි සඳහන් වන්නේ තරලයක ගිලී ඇති වස්තුවක් ඉහළට බලයක් අත්විඳින බවයි. එය උත්ප්ලාවකතා බලය ලෙස හඳුන්වන අතර එය වස්තුව මගින් විස්ථාපනය කරන ලද තරලයේ බරට විශාලත්වයෙන් සමාන වේ.
- ජලයේ ගිලී ඇති විට වස්තුවක් සැහැල්ලු බවක් දැනෙන්නේ ඇයි?
- පිළිතුර: වස්තුවක් ජලයේ ගිල්වන විට, එය යම් ජල පරිමාවක් විස්ථාපනය කරයි. මෙම විස්ථාපනය වූ ජලයේ බර වස්තුව මත ඉහළට උත්ප්ලාවක බලයක් යොදන අතර, එය වස්තුවේ බරෙන් යම් ප්රමාණයකට ප්රතිරෝධය දක්වයි, එමඟින් එය සැහැල්ලු බවක් දැනේ.
- වස්තුවක් ජලය මත පාවී ගියහොත්, එම වස්තුවේ බර ඒ මත ක්රියා කරන උත්ප්ලාවක බලයට සාපේක්ෂව කෙසේද?
- පිළිතුර: වස්තුවක් පාවෙනවා නම්, ඒ මත ක්රියා කරන උත්ප්ලාවක බලය වස්තුවේ බරට සමාන වේ. ඒ නිසා වස්තුව ගිලෙන්නේ හෝ ඉහළ යන්නේ නැතිව සමතුලිතතාවයේ පවතී.
- වාතයේ ඇති වස්තූන් මත උත්ප්ලාවකතා බලය ක්රියා කරයිද?
- පිළිතුර: ඔව්, වාතය ඇතුළු ඕනෑම තරලයක වස්තූන් මත උත්ප්ලාවක බලය ක්රියා කරයි. කෙසේ වෙතත්, වාතය ජලය වැනි ද්රව වලට වඩා බෙහෙවින් අඩු ඝනත්වයක් ඇති බැවින්, වාතයේ උත්ප්ලාවක බලය බොහෝ සෙයින් කුඩා වන අතර එදිනෙදා වස්තූන් සඳහා බොහෝ විට නොසැලකිය හැකිය.
- සමහර වස්තූන් ජලයේ ගිලෙන අතර අනෙක් ඒවා පාවෙන්නේ ඇයි?
- පිළිතුර: වස්තුවක් ගිලෙනවාද පාවෙනවාද යන්න රඳා පවතින්නේ එහි බර සහ උත්ප්ලාවක බලය අතර සම්බන්ධතාවය මතය. (විස්ථාපනය වූ තරලය නිසා) උත්ප්ලාවක බලය වස්තුවේ බරට වඩා වැඩි නම්, එය පාවෙයි. බර වැඩි නම්, එය ගිලෙයි.
- ඔබ කුහර ලෝහ බෝලයක් සහ එකම පරිමාවකින් සහ ද්රව්යයකින් යුත් ඝන ලෝහ බෝලයක් ගෙන ඒවා ජලයේ ගිල්වා දැමුවහොත්, කුමන එකකට වැඩි උත්ප්ලාවකතා බලයක් අත්විඳිය හැකිද?
- පිළිතුර: උත්ප්ලාවක බලය රඳා පවතින්නේ වස්තුවේ ස්කන්ධය මත නොව විස්ථාපනය වූ තරලයේ පරිමාව මත ය. බෝල දෙකම එකම ජල පරිමාවක් විස්ථාපනය කරන බැවින්, ඒවාට එකම උත්ප්ලාවක බලය අත්විඳිය හැකිය.
- ජලයට වඩා ඝනත්වයෙන් වැඩි වානේ වලින් සාදන ලද නැව් පාවෙන්නේ ඇයි?
- පිළිතුර: නැව් නිර්මාණය කර ඇත්තේ ඇතුළත විශාල කුහර අවකාශයන් සහිතවයි, එනම් ඒවායේ සමස්ත සාමාන්ය ඝනත්වය ජලයේ ඝනත්වයට වඩා අඩුය. නැව මගින් විස්ථාපනය කරන ලද ජලය නැවේ බරට සහාය විය හැකි උත්ප්ලාවක බලයක් යොදන අතර එමඟින් එය පාවීමට ඉඩ සලසයි.
- ඔබ පාවෙන බෝලයක් ජලයට ගැඹුරට තල්ලු කර එය මුදා හැරියහොත් කුමක් සිදුවේද?
- පිළිතුර: ඔබ පාවෙන බෝලයක් ජලයට ගැඹුරට තල්ලු කළහොත්, ඔබ එය විස්ථාපනය කරන ජල පරිමාව වැඩි කරයි, එමඟින් උත්ප්ලාවක බලය වැඩි වේ. ඔබ එය මුදා හරින විට, වැඩි වූ උත්ප්ලාවක බලය එය සමතුලිත ස්ථානයට නැවත පැමිණෙන තෙක් එය ඉහළට තල්ලු කරයි.
- ජලයේ ගිලී ඇති වස්තුවක් මිරිදිය සිට ලවණ ජලයට ගෙන ගියහොත් එහි ඇති උත්ප්ලාවක බලයට කුමක් සිදුවේද?
- පිළිතුර: ලුණු ජලය මිරිදියට වඩා ඝනත්වයෙන් වැඩිය. එබැවින්, විස්ථාපනය වූ එකම පරිමාව සඳහා, ලුණු ජලයේ උත්ප්ලාවක බලය මිරිදියට වඩා වැඩි වනු ඇත. එබැවින්, වස්තුවක් මිරිදියට වඩා ලුණු ජලයේ ඉහළින් පාවී යා හැක.
- ජලයේ පාවෙන අතරතුර, වස්තුවක් එක් දිශානතියක (උදා: සිරස්) ස්ථාවරව පැවතිය හැකි නමුත් තවත් දිශානතියක (උදා: තිරස්) අස්ථායී විය හැකිද?
- පිළිතුර: ඔව්, පාවෙන වස්තුවක ස්ථායිතාව රඳා පවතින්නේ එහි බර උත්ප්ලාවකතා බලයට සාපේක්ෂව බෙදා හැරීම මත ය. ගුරුත්වාකර්ෂණ කේන්ද්රය උත්ප්ලාවකතා කේන්ද්රයට කෙළින්ම ඉහළින් තිබේ නම්, වස්තුව ස්ථායී වනු ඇත. කෙසේ වෙතත්, ඔබ දිශානතිය වෙනස් කළහොත්, මධ්යස්ථාන අතර සම්බන්ධතාවය වෙනස් විය හැකි අතර, එම විශේෂිත දිශානතියේ අස්ථාවරත්වයට හේතු වේ.
