5 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับแรงลอยตัว
1. น้ำหนักของวัตถุในอากาศคือ 3 นิวตัน น้ำหนักของวัตถุในน้ำคือ 2,8 นิวตัน น้ำจะออกแรงลอยตัวต่อวัตถุนั้นเท่าใด
การอภิปราย :
2. โลหะชิ้นหนึ่งมีน้ำหนัก 100 นิวตันเมื่อวัดในอากาศ และ 80 นิวตันเมื่อวัดในน้ำ ปริมาตรของโลหะชิ้นนี้คือเท่าใด
การอภิปราย :
เป็นที่ทราบกันว่า:
w = 100 N
w อากาศ = 80 N
ถาม: ปริมาณโลหะ ?
ปริมาตรของโลหะที่จุ่มลงในน้ำจะเท่ากับปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่
3. ก้อนหินมีมวล 10 กิโลกรัม เมื่อนำไปชั่งน้ำหนักในน้ำ มวลของก้อนหินคือ 8,2 กิโลกรัม ความหนาแน่นของก้อนหินคือเท่าไร?
การอภิปราย :
เป็นที่ทราบกันว่า:
g = 9,8 ม./วินาที2
ม. = 10 กก.
มวลน้ำ = 8,2 กิโลกรัม
ถาม: ความหนาแน่นของหิน ( ? )
คำตอบ :
4. แท่งไม้ชิ้นหนึ่งมีความยาว 2,5 เมตร ความกว้าง 0,5 เมตร และความหนา 0,4 เมตร ถ้าแท่งไม้ชิ้นนี้จุ่มอยู่ในน้ำ โดยที่ความหนาแน่นของน้ำคือ 1000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรแรงดันขึ้นด้านบนจะมีขนาดเท่าใด … (g = 10 N/kg)
ก. 400 เอ็น
บี. 500 เอ็น
ซี. 4.000 เอ็น
ง. 5.000 เอ็น
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ปริมาตรของทรงสี่เหลี่ยมมุมฉาก (V) = ความยาว x ความกว้าง x ความหนา = 2,5 x 0,5 x 0,4 = 0,5 ลูกบาศก์เมตร
ความหนาแน่นของน้ำ ( ρ ) = 1000 กก./ ลบ.ม.
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 N/kg
คำถาม:ขนาดของแรงลอยตัวมีค่าเท่าใด
คำตอบ :
สูตรแรงลอยตัว:
F = ρ g V
คำอธิบาย: F = แรงลอยตัว, ρ = ความหนาแน่น, g = ความเร่งโน้มถ่วง, V = ปริมาตร
ปริมาตรทั้งหมดของวัตถุที่จมอยู่ใต้น้ำ ดังนั้นจึงคำนวณแรงลอยตัวโดยใช้สูตรข้างต้น
F = (1000)(10)(0,5) = (1000)(5) = 5000 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
5. วัตถุมีน้ำหนักในอากาศ 100 นิวตัน จากนั้นนำไปวางในของเหลวทำให้ปริมาตรเพิ่มขึ้น 1,5 ลูกบาศก์เมตรถ้าความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลวคือ 10 นิวตันต่อลูกบาศก์เมตรน้ำหนักของวัตถุในของเหลวจะเป็น...
ก. 1.500 เอ็น
บี. 115 เอ็น
ซี. 85 เอ็น
ง. 6,7 เอ็น
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
น้ำหนักของวัตถุในอากาศ (w) = 100 นิวตัน
การเพิ่มขึ้นของปริมาตรของเหลว = ปริมาตรของวัตถุที่จุ่มอยู่ในของเหลว (V) = 1,5 m³
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลว = 10 N/ m³
ต้องการทราบ:น้ำหนักของวัตถุในของเหลว
คำตอบ :
สูตรคำนวณน้ำหนักของวัตถุในของเหลว:
น้ำหนักของวัตถุในของเหลว = น้ำหนักของวัตถุในอากาศ – ขนาดของแรงลอยตัว
น้ำหนักของวัตถุในของเหลว = 100 นิวตัน – ขนาดของแรงลอยตัว
ขั้นแรกให้คำนวณขนาดของแรงลอยตัวก่อน เพื่อให้คุณสามารถคำนวณน้ำหนักของวัตถุในของเหลวได้
สูตรแรงลอยตัว:
F A = ρ g V
ข้อสังเกต:
F A = แรงลอยตัว = แรงที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุที่อยู่ในของเหลวนั้น
ρ = ความหนาแน่นของของเหลว
g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
V = ปริมาตรของวัตถุที่จุ่มอยู่ในของเหลว
ทราบค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) และปริมาตรของวัตถุที่จุ่มอยู่ในของเหลวแล้ว แต่ยังไม่ทราบความหนาแน่น ดังนั้นจึงต้องคำนวณความหนาแน่นของของเหลวก่อน
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ :
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลว = 10 N/ m³
w / V = 10 N/m 3
มก./ปริมาตร = 10 นิวตัน/ม. 3
ม (10) / V = 10 N/ม3
ม./ว. = 1 กก./ม. ³
ρ = 1 กก./ม. ³
ดังนั้นความหนาแน่นของของเหลวคือ 1 กก./ ลบ.ม.
ขนาดของแรงลอยตัว :
F A = ρ g V = ( 1 kg/m 3 )(10 m/s 2 )(1,5 m 3 ) = 15 kg m/s 2 = 15 นิวตัน
น้ำหนักของวัตถุในของเหลว:
น้ำหนักของวัตถุในของเหลว = 100 นิวตัน – 15 นิวตัน
น้ำหนักของวัตถุในของเหลว = 85 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับกฎของอาร์คิมิดีส
