nemuchtorstont.ru

Bereken opwaartse krag

Die opwaartse krag is die krag teenoor die swaartekrag op voorwerpe in `n vloeistof. Wanneer `n voorwerp in `n vloeistof geplaas word, stoot die gewig van die voorwerp op die vloeistof (vloeistof of gas) terwyl `n opwaartse krag teen die voorwerp teen die swaartekrag stoot. In die algemeen kan hierdie opwaartse krag bereken word met die vergelyking Fb

= Vs × D × g, waar Fb die opwaartse krag is, Vs die volume van die ondergedompelde deel van die voorwerp, D die digtheid van die vloeistof, die voorwerp word ingedompel in en g die swaartekrag. Om die opwaartse krag van `n voorwerp te bereken, kan u verder in Stap 1 lees.

stappe

Metode 1
Gebruik die vergelyking van die opwaartse krag

Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 1
1
Bepaal die volume van die ondergedompelde deel van die voorwerp. Die opwaartse krag op `n voorwerp is direk eweredig aan die volume van die voorwerp wat ondergedompel word. Met ander woorde, hoe meer van `n voorwerp is onder water, hoe groter is die opwaartse krag wat daarop handel. Dit beteken dat selfs voorwerpe wat in vloeistof sink, `n opwaartse krag het wat hulle opwaarts stoot. Om die opwaartse krag op `n voorwerp te bereken, is jou eerste stap gewoonlik om die volume van die voorwerp wat in `n vloeistof ondergedompel is, te bepaal. Vir die vergelyking van die opwaartse krag moet hierdie waarde uitgedruk word in kubieke meter (m3) Te aangedui word.
  • Vir voorwerpe wat in die vloeistof heeltemal ondergedompel is, is die watervolume gelyk aan die volume van die voorwerp self. Vir voorwerpe wat in `n vloeistof dryf, is slegs die volume onder die vloeibare oppervlak ingesluit.
  • Byvoorbeeld: laat ons sê dat ons die opwaartse krag van `n rubberbal wat in water dryf, wil leer ken. As die bal `n perfekte bal met `n deursnee van 1 meter is, en presies die helfte van die bal in die water dryf, kan ons die volume van die deel onder water vind deur die volume van die hele bal te bepaal, waarna ons vat die helfte daarvan. Aangesien die volume van `n sfeer gelyk is aan (4/3) π (radius)3 , ons weet dat die volume van die bal gelyk is aan (4/3) π (0.5)3 = 0,524 m3. 0.524 / 2 = 0.262 m3 onder water.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 2
    2
    Bepaal die digtheid van die vloeistof. Die volgende stap in die proses om die opwaartse krag te vind, is om die digtheid te definieer (in kg / meter3) van die vloeistof waarin die voorwerp onderdompel word. Digtheid is `n maatstaf vir die gewig van `n voorwerp of stof in verhouding tot die volume. Met twee voorwerpe van gelyke volume sal die voorwerp met die hoër digtheid meer weeg. As `n reël hoe hoër die digtheid van die vloeistof waarin `n voorwerp ingedompel word, hoe groter is die opwaartse krag. Met vloeistowwe is dit meestal die maklikste om die digtheid te bepaal deur dit net in die kuipe te soek (of ander verwysingswerk).
  • In ons voorbeeld dryf die bal in die water. Na raadpleging van `n naslaanboek, weet ons dat water `n digtheid van ongeveer 1000 kg / m3.
  • Die digtheid van baie ander algemene vloeistowwe word in die binas (en ander naslaanwerke) genoem. U kan so `n lys raadpleeg via hierdie webwerf.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 3
    3
    Bepaal swaartekrag (of ander afwaartse krag). Of `n voorwerp sink of in `n vloeistof dryf, is altyd onderworpe aan swaartekrag. In die werklike wêreld is hierdie konstante afwaartse krag gelyk aan 9,81 Newton / kg. Egter, in situasies waarin ook ander kragte, soos die middelpuntvliedende krag, op die vloeistof en die voorwerp wat daarin is gedompel werk, moet hiermee ook rekening gehou word by die bepaling van die totale `afwaartse` krag vir die hele stelsel.
  • In ons voorbeeld, as ons te doen het met `n eenvoudige statiese stelsel, neem ons aan dat slegs die enigste afwaartse krag op die vloeistof en die ondergedompelde voorwerp die standaardgewig is: 9,81 Newton / kg.
  • Maar, as ons bal in `n emmer water dryf wat teen `n hoë spoed in `n horisontale sirkel geslinger word? In hierdie geval (die veronderstelling dat die emmer vinnig genoeg is rondgedraaid, om te verseker dat beide die water as die bal daar nie uitval), kan die `n afwaartse `krag in hierdie situasie word afgelei van die middelpuntvliedende krag gemaak deur die swaai met die emmer, en nie die swaartekrag nie.
  • Prent getiteld Bereken buigsaamheid Stap 4
    4
    Vermenigvuldig volume × digtheid × swaartekrag. Is die waardes vir die volume van die voorwerp (in m3), die digtheid van die vloeistof (in kg / m3) en die swaartekrag (of die afwaartse krag in die stelsel) word gegee, dan is die bepaling van die opwaartse krag eenvoudig. Vermenigvuldig hierdie drie waardes om die opwaartse krag in Newton te bepaal.
  • Kom ons los ons voorbeeldprobleem op deur hierdie waardes in die vergelyking F in te vulb = Vs × D × g. Fb = 0.262 m3 × 1000 kg / m3 × 9,81 Newton / kg = 2.570 Newton.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 5
    5
    Kyk of jou voorwerp dryf (of dryf in die water) deur die opwaartse krag met swaartekrag te vergelyk. Deur die vergelyking vir die opwaartse krag te gebruik, is dit maklik om die krag te vind wat `n voorwerp uit die vloeistof waarin dit ondergedompel word, stoot. Met `n bietjie ekstra werk is dit egter ook moontlik om te bepaal of die voorwerp sal dryf of sink. Bepaal die opwaartse krag op die hele voorwerp vir hierdie doel (met ander woorde, neem die hele volume as Vs) en bepaal dan die swaartekrag wat die voorwerp na onder stoot, met die vergelyking G = (massa van voorwerp) (9.81 m / s2). As die opwaartse krag groter is as swaartekrag, sal die voorwerp dryf. Aan die ander kant sal dit sink wanneer die swaartekrag groter is. As hulle gelyk is, kan jy sê dat die voorwerp steeds in die vloeistof beweeg.
  • Byvoorbeeld, laat ons sê ons wil weet of `n 20-kilogram silindriese houtvat en 0,75 m deursnee en 1,25 m hoogte sal voortgaan om in water te dryf. Dit vereis verskeie stappe:
  • Ons bepaal die volume met die formule vir die volume van `n silinder, V = π (radius)2(Hoogte). V = π (0.375)2(1.25) = 0,55 meter3.
  • Dan kan ons die opwaartse krag op die vaartuig oplos (met inagneming van standaard swaartekrag en water met gewone digtheid). 0,55 m3 × 1000 kg / m3 × 9,81 newton / kilogram = 5.395.5 N.
  • Nou moet ons die swaartekrag op die vaartuig bepaal. G = (20 kg) (9,81 m / s2) = 196.2 N. Dit is veel minder as die opwaartse krag, en so sal die vaartuig voortgaan om op die water te dryf.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 6
    6
    Gebruik dieselfde benadering as vir `n vloeistof met `n gas. Wanneer u vrae oor opwaartse krag uitwerk, moet u nie vergeet dat die vloeistof waarin die voorwerp gedompel word nie noodwendig `n vloeistof moet wees nie. Gasse is basies ook vloeistowwe, en hoewel hulle `n baie lae digtheid het in vergelyking met ander stowwe, kan hulle steeds die gewig van sekere voorwerpe wat daarin dryf, ondersteun. `N eenvoudige helium ballon is duidelike bewys hiervan. Omdat die gas in die ballon minder dig is as die vloeistof daaroor (gewone lug), dryf dit!

    • Metode 2
    `N Eenvoudige eksperiment met opwaartse krag

    Prent getiteld Bereken buigbaarheid Stap 7


    1
    Plaas `n bak of bak in `n groter een. Met `n paar huishoudelike items is dit maklik om die beginsels van opwaartse krag in aksie te sien! In hierdie eenvoudige eksperiment sal ons wys dat `n ondergedompelde voorwerp opwaartse krag ervaar omdat dit `n hoeveelheid vloeistof beweeg wat gelyk is aan die volume van die ondergedompelde voorwerp. Terwyl jy dit doen, sal ons jou ook wys hoe om die opwaartse krag van `n voorwerp op `n praktiese manier met hierdie eksperiment te vind. Om mee te begin, plaas jy `n klein oop houer, soos `n bak of `n koppie, in `n groter houer, soos `n groot bak of `n emmer.
  • Prent getiteld Bereken buigbaarheid Stap 8
    2
    Vul die binneste houer na die rand. Vul nou die klein binnehouer met water. Maak seker jy vul dit na die rand sonder om te mors. Wees versigtig! As jy water mors, moet jy eers die groter houer leegmaak voordat jy weer probeer.
  • Vir die doel van hierdie eksperiment is dit veilig om aan te neem dat water `n standaarddigtheid van 1000 kg / m het3. Tensy jy soutwater of `n heeltemal ander vloeistof gebruik, sal die meeste soorte water `n digtheid hê wat naby aan hierdie verwysingswaarde is, sodat `n klein verskil nie ons resultate sal verander nie.
  • As jy `n pipet het, kan dit baie nuttig wees vir die korrekte herverdeling van die water in die binneste houer.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 9
    3
    Dompel `n klein voorwerp in die water. Vind nou `n klein voorwerp wat pas in die binneste houer wat water kan weerstaan. Bepaal die massa van hierdie voorwerp in kilogram (jy kan `n skaal of balans gebruik wat die gewig in gram aandui en dit dan omskep in kilogram). Dan duik dit stadig en eweredig onder water, totdat dit begin dryf of jy kan dit skaars hou, waarna jy dit laat gaan. `N Deel van die water in die binneste houer sal oor die rand in die buitenste houer beland.
  • Vir ons voorbeeld stel ons voor dat ons `n speelgoedmotor met `n massa van 0,05 kg in die binneste houer plaas. Ons hoef nie die volume van die motor te bereken om die opwaartse krag te bereken nie, soos ons in die volgende stap sal sien.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 10
    4
    Plaas die gebrekkige water in `n glas. Wanneer ons `n voorwerp in water onderdompel, word `n deel daarvan verskuif. As dit nie gedoen is nie, sal daar geen plek wees vir die voorwerp om in die water te sink nie. Wanneer die water deur die voorwerp weggedruk word, stoot die water terug, wat lei tot opwaartse krag. Neem die water wat in die buitenste houer geloop het en gooi dit in `n klein maatbeker. Die hoeveelheid water in die maatbeker moet ongeveer dieselfde wees as die volume van die ondergedompelde voorwerp.
  • Met ander woorde, as jou voorwerp steeds dryf, is die volume van die gemorste water gelyk aan die volume van die voorwerp wat onder die wateroppervlak is. As die voorwerp sink, sal die volume water wat gespoel is, gelyk wees aan die volume van die hele voorwerp.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 11
    5
    Bereken die gewig van die gemorste water. Aangesien jy die digtheid van water ken en die volume van die gemorste water met die maatbeker kan meet, weet jy ook die massa. Verander die volume na m3 (Dit kan `n aanlyn omskakeling instrument wees nuttig) en vermenigvuldig dit met die digtheid van water (1000 kg / m3).
  • Ons gaan voort met ons voorbeeld: veronderstel ons speelgoedkar het in die binneste houer gesink en het ongeveer twee eetlepels water beweeg (0,00003 m3). Om die massa van die water te vind, vermenigvuldig ons dit met die digtheid: 1.000 kg / m3 × 0.00003 m3 = 0,03 kg.
  • Prent getiteld Bereken drijfvermogen Stap 12
    6
    Vergelyk die massa van die verplaasde water met dié van die voorwerp. Noudat jy die massa van beide die waterdempende voorwerp en dié van die verplaasde water ken, kan jy met mekaar vergelyk om te sien watter een groter is. As die massa van die ondergedompelde voorwerp groter is as die van die verplaasde water, moet dit gesink word. Aan die ander kant, as die massa van die verplaasde water groter is, dan moet die voorwerp gedryf word. Dit is die beginsel van opwaartse krag in aksie - om as `n voorwerp te dryf, moet `n massa water groter as dié van die voorwerp self beweeg.
  • So, voorwerpe met lae massa, maar groot volumes is die veerkragtigste objek tipes. Hierdie eiendom beteken dat hol voorwerpe `n sterk opwaartse krag ervaar. Dink aan `n kano. Dit dryf goed omdat dit hol is, sodat `n kano baie water sonder `n baie hoë massa kan beweeg. As kano`s nie hol was nie, sou hulle nie baie goed dryf nie.
  • In ons voorbeeld het die motor `n groter massa (0.05 kg) as die verplaasde water (0.03 kg). Dit is in lyn met wat ons waargeneem het: die motor het gesink.

    • wenke

    • Gebruik `n skaal of balans wat na elke meting na nul gestel kan word vir akkurate metings.

    voorrade

    • Klein koppie of bak
    • Groter bak of emmer
    • Klein voorwerp vir in die water (soos `n tennisbal)
    • Meetbeker
    Deel op sosiale netwerke:

    Verwante