Puwersang umaalon – mga problema at solusyon

Puwersang umaalon – mga problema at solusyon

1. Isang bloke ng kahoy na may haba = 2.5 m, lapad = 0.5 m at taas = 0.4 m. Ang densidad ng tubig ay 1000 kg/m3 ^. Kung ang bloke ay ilalagay sa tubig, ano ang puwersang lumulutang ... Ang akselerasyon dahil sa grabidad ay 10 N/kg.

Kilala:

Dami ng bloke (V) = haba x lapad x taas = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 ^m3

Densidad ng tubig (ρ) = 1000 kg/ ^m3

Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 N/kg

Hinahanap: Ang magnitude ng puwersang lumulutang

solusyon:

Pormula ng puwersang lumulutang:

F = ρ g V

F = puwersang lumulutang , ρ = densidad ng tubig , g = akselerasyon dahil sa grabidad , V = volume

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

2. Ang bigat ng isang bagay sa hangin ay 100 N. Ang bagay ay inilalagay sa isang likido. Ang pagtaas sa volume ng likido ay 1.5 m³ ^. Kung ang tiyak na bigat ng likido ay 10 N/m³ ^, ano ang bigat ng bagay sa likido.

Kilala:

Timbang ng bagay sa hangin (w) = 100 Newtons

Pagtaas ng volume ng likido = volume ng bagay sa likido (V) = 1.5 ^m3

Tiyak na bigat ng likido = 10 N/ ^m3

Hinahanap: Timbang ng bagay sa likido

solusyon:

Bigat ng bagay sa likido = bigat ng bagay sa hangin – puwersang lumulutang

Bigat ng bagay sa likido = 100 Newton – puwersang lumulutang

Pormula ng puwersang lumulutang:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​​​puwersang lumulutang = ang puwersang inilalapat ng mga likido sa bagay sa tubig

ρ = densidad ng likido

g = akselerasyon dahil sa grabidad

V = volume ng bagay sa likido

Tiyak na timbang:

Tiyak na bigat ng likido = 10 N/ ^m3

w / V = ​​​​10 N/ ^m3

mg / V = ​​10 N/ ^m3

m (10) / V = ​​​​10 N/ ^m3

m / V = ​​​​1 kg/ ^m3

ρ = 1 kg/ ^m3

Ang densidad ng likido ay 1 kg/ ^m3

Ang laki ng puwersang lumulutang :

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

Timbang ng bagay sa likido:

Bigat ng bagay sa pluwido = 100 Newton – 15 Newton

Ang bigat ng bagay sa pluwido = 85 Newtons

3. ^Isang barkong naglalayag sa dagat ang pumapasok sa isang malawak at malalim na ilog. Ang densidad ng tubig-dagat ay 1100 kg/m3 ^, ang densidad ng tubig-ilog ay 1000 kg/ m3 . Tukuyin ang paghahambing ng volume ng bagay na nasa tubig-dagat at nasa tubig-ilog.

A. 11 : 10

B. 10 : 11

C. 121 : 100

D. 1 : 1

Kilala:

Densidad ng tubig-dagat (ρ ₁ ) = 1100 kg/ ^m3

Densidad ng tubig sa ilog (ρ ₂ ) = 1000 kg/m ³

Hinahanap: Paghahambing ng volume ng bagay sa tubig-dagat at sa tubig-ilog. Ang paghahambing ng volume ng bagay ay sa tubig-dagat at sa tubig-ilog.

solusyon:

Kung ang bagay ay lumulutang , ang puwersang lumulutang (Fb ₎ = bigat (w):

Ang prinsipyo ni Archimedes ay nagsasaad na ang puwersang lumulutang na kumikilos sa isang bagay sa pluwido (tubig) ay katumbas ng bigat ng pluwido (tubig) na inililipat nito. Ang volume ng bagay sa pluwido (tubig) ay katumbas ng volume ng pluwido (tubig) na ginalaw.

Paghahambing ng volume ng bagay sa tubig-dagat at sa tubig sa ilog:

Ang tamang sagot ay B.

4. Ang ginto, na ang masa ay 193 gramo, ay nasa kerosene na may puwersang pataas na 8000 dynes. Kung ang acceleration dahil sa grabidad ay 10 m/s² ^at ang densidad ng kerosene ay 0.8 gr/cm² ^, pagkatapos ay tukuyin ang densidad ng ginto.

A. 1.93 gr/ ^cm3

B. 8.65 gr/ ^cm3

C. 19.3 gr/ ^cm3

D. 193 gr/ ^cm3

Kilala:

Mass ng ginto (m³ ₎ = 193 gramo = 0.193 kg

Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ ^s²

Puwersang lumulutang (F _A ) = 8000 dyne = 8 x 10 ³ dyne = (8 x 10 ³ )(10 ^-5 N) = 8 x 10 ^-2 N = 0.08 Newton

Densidad ng kerosene (ρ) = 0.8 gr/cm3 ⁼ 800 kg/ ^m3

Hinahanap: Densidad ng ginto

solusyon:

Bigat ng ginto sa hangin:

w = mg = ρ _b V g —– Ekwasyon 1

Ang V ay ang dami ng ginto sa kerosene.

Puwersang buoyant (F _B ) katumbas ng bigat ng ginto sa hangin (w) binawasan ng bigat ng ginto sa kerosene (w'):

w – w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– Ekwasyon 2

Ang V ay ang dami ng ginto sa kerosene.

Ang parehong equation sa itaas ay maaaring isulat muli sa ibaba:

Ang tamang sagot ay C.

1. Ano ang pangunahing prinsipyo sa likod ng puwersang buoyant?
   • sagotAng pangunahing prinsipyo sa likod ng puwersang lumulutang ay ang Prinsipyo ni Archimedes. Nakasaad dito na ang isang bagay na nakalubog sa isang pluido ay nakararanas ng puwersang pataas na tinatawag na puwersang lumulutang na katumbas ng bigat ng pluido na inilipat ng bagay.
2. Bakit mas magaan ang pakiramdam ng isang bagay kapag ito ay nakalubog sa tubig?
   • sagotKapag ang isang bagay ay nakalubog sa tubig, inililipat nito ang isang tiyak na dami ng tubig. Ang bigat ng inilipat na tubig na ito ay naglalapat ng puwersang lumulutang pataas sa bagay, na sumasalungat sa ilan sa bigat ng bagay, na nagpapagaan sa pakiramdam nito.
3. Kung ang isang bagay ay lumulutang sa tubig, paano maihahambing ang bigat nito sa puwersang lumulutang na kumikilos dito?
   • sagotKung ang isang bagay ay lumulutang, ang puwersang lumulutang na kumikilos dito ay katumbas ng bigat ng bagay. Kaya naman nananatili ang bagay sa ekwilibriyo nang hindi lumulubog o tumataas.
4. Ang puwersa ba ng paglutang ay kumikilos sa mga bagay sa himpapawid?
   • sagotOo, ang puwersang lumulutang ay kumikilos sa mga bagay sa anumang pluido, kabilang ang hangin. Gayunpaman, dahil ang hangin ay hindi gaanong siksik kaysa sa mga likido tulad ng tubig, ang puwersang lumulutang sa hangin ay mas maliit at kadalasang bale-wala para sa mga pang-araw-araw na bagay.
5. Bakit lumulubog sa tubig ang ilang bagay habang ang iba ay lumulutang?
   • sagotKung ang isang bagay ay lulubog o lumulutang ay nakadepende sa ugnayan sa pagitan ng bigat nito at ng puwersang lumulutang. Kung ang puwersang lumulutang (dahil sa naalis na likido) ay mas malaki kaysa sa bigat ng bagay, ito ay lumulutang. Kung ang bigat ay mas malaki, ito ay lumulutang.
6. Kung kukuha ka ng isang guwang na bolang metal at isang solidong bolang metal na magkapareho ang volume at materyal, at ilulubog ang mga ito sa tubig, alin ang makakaranas ng mas malakas na puwersa ng paglutang?
   • sagotAng puwersang lumulutang ay nakadepende sa dami ng naalis na likido at hindi sa masa ng bagay. Dahil ang parehong bola ay nag-aalis ng parehong dami ng tubig, makakaranas sila ng parehong puwersang lumulutang.
7. Bakit lumulutang ang mga barkong gawa sa bakal, na mas siksik kaysa sa tubig?
   • sagotAng mga barko ay dinisenyo na may malalaking guwang na espasyo sa loob, na nangangahulugang ang kanilang pangkalahatang average na densidad ay mas mababa kaysa sa tubig. Ang tubig na inilipat ng barko ay naglalabas ng puwersang lumulutang na kayang suportahan ang bigat ng barko, na nagpapahintulot dito na lumutang.
8. Kung itutulak mo ang isang lumulutang na bola palalim sa tubig at pagkatapos ay bitawan ito, ano ang mangyayari?
   • sagotKung itutulak mo ang isang lumulutang na bola nang mas malalim sa tubig, pinapataas mo ang dami ng tubig na inilalabas nito, na nagpapataas sa puwersa ng paglutang. Kapag pinakawalan mo ito, itutulak ito pataas ng tumaas na puwersa ng paglutang hanggang sa bumalik ito sa posisyon ng ekwilibriyo.
9. Ano ang mangyayari sa puwersang lumulutang sa isang nakalubog na bagay kung ililipat mo ito mula sa tubig-tabang patungo sa tubig-alat?
   • sagotMas siksik ang tubig-alat kaysa sa tubig-tabang. Samakatuwid, para sa parehong volume na na-displace, ang buoyant force sa tubig-alat ay magiging mas malaki kaysa sa tubig-tabang. Kaya, ang isang bagay ay maaaring lumutang nang mas mataas sa tubig-alat kaysa sa tubig-tabang.
10. Posible bang maging matatag ang isang bagay sa isang oryentasyon (halimbawa, patayo) ngunit hindi matatag sa iba (halimbawa, pahalang) habang lumulutang sa tubig?

• sagotOo, ang katatagan ng isang lumulutang na bagay ay nakadepende sa distribusyon ng bigat nito kaugnay ng puwersang lumulutang. Kung ang sentro ng grabidad ay direktang nasa itaas ng sentro ng buoyancy, ang bagay ay magiging matatag. Gayunpaman, kung babaguhin mo ang oryentasyon, ang relasyon sa pagitan ng mga sentro ay maaaring magbago, na hahantong sa kawalang-tatag sa partikular na oryentasyong iyon.