Nguvu ya kuchochea - matatizo na suluhisho

Nguvu ya kuchochea - matatizo na suluhisho

1. Kipande cha mbao chenye urefu = 2.5 m, upana = 0.5 m na urefu = 0.4 m. Msongamano wa maji ni 1000 kg/m3 ^. Ikiwa kipande hicho kitawekwa ndani ya maji, ni nguvu gani inayoweza kuelea … Kasi inayotokana na uvutano ni 10 N/kg.

Inajulikana:

Ujazo wa kizuizi (V) = urefu x upana x urefu = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 m ³

Uzito wa maji (ρ) = 1000 kg/ ^m3

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 N/kg

Inayohitajika: Ukubwa wa nguvu inayobeba

Suluhisho:

Fomula ya nguvu inayobubujika:

F = ρ g V

F = nguvu inayoelea , ρ = msongamano wa maji , g = kasi kutokana na uvutano , V = ujazo

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

2. Uzito wa kitu hewani ni 100 N. Kitu huwekwa kwenye kimiminika. Ongezeko la ujazo wa kimiminika ni 1.5 m ^3. Ikiwa uzito maalum wa kimiminika ni 10 N/m ³ , uzito wa kitu kwenye kimiminika ni upi?

Inajulikana:

Uzito wa kitu hewani (w) = Newton 100

Ongezeko la ujazo wa kioevu = ujazo wa kitu katika kioevu (V) = 1.5 m ³

Uzito maalum wa kioevu = 10 N/m ³

Inayohitajika: Uzito wa kitu katika kioevu

Suluhisho:

Uzito wa kitu katika kioevu = uzito wa kitu katika hewa - nguvu inayobubujika

Uzito wa kitu katika kioevu = 100 Newton – nguvu inayobubujika

Fomula ya nguvu inayobubujika:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​​​nguvu inayoburudisha = nguvu inayotolewa na vimiminika kwenye kitu kilicho ndani ya maji

ρ = msongamano wa kioevu

g = kuongeza kasi kutokana na mvuto

V = ujazo wa kitu katika kioevu

Uzito maalum:

Uzito maalum wa kioevu = 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 = ​​​​kilo 1/ ^m3

ρ = kilo 1/ ^m3

Uzito wa kioevu ni kilo 1/ ^m3

Ukubwa wa nguvu inayoweza kuelea :

F _A = ​​​​ρ g V = (1 kg/m ³ )(10 m/s ² )(1.5 m ³ ) = 15 kg m/s ² = 15 Newton

Uzito wa kitu katika umajimaji:

Uzito wa kitu katika umajimaji = Newtoni 100 – Newtoni 15

Uzito wa kitu katika umajimaji = 85 Newtons

3. Meli inayosafiri baharini inaingia kwenye mto mpana na wenye kina kirefu. Msongamano wa maji ya bahari ni 1100 kg/m3, msongamano wa maji ya mto ni 1000 kg/m3. Amua ulinganisho ^wa ujazo wa kitu kilicho ^katika maji ya bahari na katika maji ya mto.

A. 11: 10

B. 10: 11

C. 121: 100

D. 1: 1

Inajulikana:

Uzito wa maji ya bahari (ρ ₁ ) = 1100 kg/ ^m3

Uzito wa maji ya mto (ρ ₂ ) = 1000 kg/ ^m3

Inayohitajika: Ulinganisho wa ujazo wa kitu kilicho katika maji ya bahari na katika maji ya mto. Ulinganisho wa ujazo wa kitu kilicho katika maji ya bahari na katika maji ya mto.

Suluhisho:

Ikiwa kitu kinaelea basi nguvu ya kuelea (F _B ) = uzito (w):

Kanuni ya Archimedes inasema kwamba nguvu inayobeba inayofanya kazi kwenye kitu kilicho kwenye umajimaji (maji) ni sawa na uzito wa umajimaji (maji) unaohama. Kiasi cha kitu kilicho kwenye umajimaji (maji) ni sawa na kiasi cha umajimaji unaohamishwa.

Ulinganisho wa ujazo wa kitu katika maji ya bahari na ndani maji ya mto:

Jibu sahihi ni B.

4. Dhahabu, ambayo uzito wake ni gramu 193 iko katika mafuta ya taa yenye nguvu ya juu ya dynes 8000. Ikiwa kasi inayotokana na uvutano ni 10 m/s ² na msongamano wa mafuta ya taa ni 0.8 gr/cm3 ^, basi amua msongamano wa dhahabu.

A. 1.93 gr/ ^cm3

B. 8.65 gr/ ^cm3

C. 19.3 gr/ ^cm3

D. 193 gr/ ^cm3

Inajulikana:

Uzito wa dhahabu (m _dhahabu ) = gramu 193 = kilo 0.193

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s ²

Nguvu ya kuchochea (F _A ) = 8000 dyne = 8 x 10 ³ dyne = (8 x 10 ³ )(10 ^-5 N) = 8 x 10 ^-2 N = 0.08 Newton

Uzito wa mafuta ya taa (ρ) = 0.8 gr/cm ³ = 800 kg/ ^m3

Inatafutwa: Uzito wa dhahabu

Suluhisho:

Uzito wa dhahabu angani:

w = mg = ρ _b V g —– Mlinganyo 1

V ni ujazo wa dhahabu katika mafuta ya taa.

Nguvu ya kuchochea (F _B ) sawa na uzito wa dhahabu hewani (w) ukiondoa uzito wa dhahabu kwenye mafuta ya taa (w'):

w - w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– Mlinganyo 2

V ni ujazo wa dhahabu katika mafuta ya taa.

Milinganyo yote miwili hapo juu inaweza kuandikwa tena hapa chini:

Jibu sahihi ni C.

1. Kanuni ya msingi ya nguvu inayobeba nguvu ni ipi?
   • JibuKanuni ya msingi iliyo nyuma ya nguvu ya kuelea ni Kanuni ya Archimedes. Inasema kwamba kitu kilichozama kwenye umajimaji hupata nguvu ya juu inayoitwa nguvu ya kuelea ambayo ni sawa kwa ukubwa na uzito wa umajimaji uliohamishwa na kitu hicho.
2. Kwa nini kitu huhisi chepesi zaidi kinapozama ndani ya maji?
   • Jibu: Kitu kinapozama ndani ya maji, huondoa kiasi fulani cha maji. Uzito wa maji haya yaliyohamishwa hutoa nguvu ya kuelea juu kwenye kitu hicho, ambayo hupinga baadhi ya uzito wa kitu hicho, na kukifanya kihisi kuwa chepesi.
3. Ikiwa kitu kinaelea juu ya maji, uzito wa kitu hicho unalinganishwaje na nguvu inayoelea inayofanya kazi juu yake?
   • Jibu: Ikiwa kitu kinaelea, nguvu inayoelea inayofanya kazi juu yake ni sawa na uzito wa kitu hicho. Ndiyo maana kitu hicho kinabaki katika usawa bila kuzama au kupanda.
4. Je, nguvu ya kuelea hufanya kazi kwenye vitu vilivyo angani?
   • Jibu: Ndiyo, nguvu ya kuelea hufanya kazi kwenye vitu vilivyo kwenye umajimaji wowote, ikiwa ni pamoja na hewa. Hata hivyo, kwa sababu hewa si nzito sana kuliko vimiminika kama maji, nguvu ya kuelea hewani ni ndogo sana na mara nyingi haihesabiki kwa vitu vya kila siku.
5. Kwa nini baadhi ya vitu huzama ndani ya maji huku vingine vikielea?
   • Jibu: Ikiwa kitu kinazama au kinaelea inategemea uhusiano kati ya uzito wake na nguvu ya kuelea. Ikiwa nguvu ya kuelea (kutokana na umajimaji uliohamishwa) ni kubwa kuliko uzito wa kitu, kinaelea. Ikiwa uzito ni mkubwa, kinazama.
6. Kama ungechukua mpira wa chuma usio na kitu na mpira wa chuma imara wa ujazo na nyenzo sawa, na kuutia ndani ya maji, ni upi ungepata nguvu kubwa ya kuelea?
   • JibuNguvu ya kuelea inategemea ujazo wa umajimaji uliohamishwa na si uzito wa kitu hicho. Kwa kuwa mipira yote miwili huondoa ujazo sawa wa maji, itapata nguvu sawa ya kuelea.
7. Kwa nini meli zilizotengenezwa kwa chuma, ambazo ni nzito zaidi kuliko maji, huelea?
   • Jibu: Meli zimeundwa zikiwa na nafasi kubwa zenye mashimo ndani, kumaanisha kuwa msongamano wao wa wastani kwa ujumla ni mdogo kuliko ule wa maji. Maji yanayoondolewa na meli hutoa nguvu inayoweza kuelea ambayo inaweza kuhimili uzito wa meli, na kuiruhusu kuelea.
8. Ukisukuma mpira unaoelea ndani zaidi ya maji na kisha kuuachilia, nini kitatokea?
   • Jibu: Ukisukuma mpira unaoelea ndani zaidi ya maji, unaongeza ujazo wa maji unaoyahamisha, jambo ambalo huongeza nguvu ya kuelea. Unapouachilia, nguvu iliyoongezeka ya kuelea itausukuma juu hadi urudi kwenye nafasi yake ya usawa.
9. Nini kitatokea kwa nguvu inayobubujika kwenye kitu kilichozama ndani ya maji ukikihamisha kutoka kwenye maji safi hadi kwenye maji ya chumvi?
   • Jibu: Maji ya chumvi ni mazito kuliko maji safi. Kwa hivyo, kwa ujazo uleule uliohamishwa, nguvu ya kuelea katika maji ya chumvi itakuwa kubwa kuliko maji safi. Kwa hivyo, kitu kinaweza kuelea juu zaidi katika maji ya chumvi kuliko maji safi.
10. Je, inawezekana kwa kitu kuwa imara katika mwelekeo mmoja (km, wima) lakini kisitulia katika mwingine (km, mlalo) wakati kinaelea majini?

• Jibu: Ndiyo, uthabiti wa kitu kinachoelea hutegemea usambazaji wa uzito wake ukilinganisha na nguvu ya kuelea. Ikiwa kitovu cha uvutano kiko moja kwa moja juu ya kitovu cha kuelea, kitu hicho kitakuwa imara. Hata hivyo, ukibadilisha mwelekeo, uhusiano kati ya vituo unaweza kubadilika, na kusababisha kutokuwa na utulivu katika mwelekeo huo mahususi.