Støtningen er kraften, der virker i retning modsat tyngdekraften, der påvirker alle objekter nedsænket i en væske. Når en genstand er anbragt i en væske, skubber dens vægt væsken (væske eller gas), mens trykkraften skubber genstanden opad og virker mod tyngdekraften. Generelt kan denne kraft beregnes ud fra ligning Fb
= Vs × D × g, hvor Fb er stødkraften, Vs er det nedsænkede volumen, D er densiteten af væsken, hvori objektet er nedsænket og g er tyngdekraften. For at lære at bestemme objektets stød, se trin 1 for at komme i gang.
trin
Metode 1 Brug af trykstyrkenes ligning
1
Find lydstyrken for den nedsænkede del af objektet. Den flydende kraft, der virker på en genstand, er direkte proportional med volumenet af objektet, som er nedsænket. Med andre ord, jo mere solidt objektet er, desto større flydende kraft virker på det. Det betyder, at selv genstande, der synker i en væske, har en kraft, der skubber dem op. For at begynde at beregne denne intensitet er det første trin at bestemme volumenet af objektet, som er nedsænket. For ligningen skal denne værdi være i meter3.
For objekter, der er helt nedsænket i væsken, er det nedsænkede volumen det samme som objektet. For dem, der flyder på overfladen af væsken, overvejes kun volumen under overfladen.
Som et eksempel, lad os sige, at vi vil finde den flydende kraft, der virker på en gummibold, der flyder i vandet. Hvis bolden er en perfekt kugle, med en diameter på en meter, og flyder halvt i vandet, kan vi finde volumenet af den nedsænkede del ved at finde den samlede mængde af kuglen og dividere med to. Da kuglens volumen er givet af (4/3) π (radius)3, vi ved, at vi vil få et resultat af (4/3) π (0,5)3 = 0,524 meter3. 0,524 / 2 = 0.262 meter3 neddykket.
2
Find tætheden af din væske. Det næste skridt i processen med at finde opdriftskraft er at definere densiteten (i kg / meter3), hvorfra objektet er nedsænket. Tæthed er et mål for et stof eller en relativ vægt af stoffet i volumen. I betragtning af to genstande med samme volumen vejer den med den højeste densitet mere. Som regel er jo større væsketætheden er, desto større er trykkraften den udøver. Med væsker er det generelt lettere at bestemme densiteten ved at se på referencematerialerne.
I vores eksempel flyder bolden i vandet. Ved at høre en akademisk kraft kan vi konstatere, at tætheden af vand er omkring 1000 kg / meter3.
Tætheden af andre almindelige væsker er anført i ingeniørkilder. Sådan en liste kan findes her.
3
Find tyngdekraften (eller anden kraft ned). Om objektet er flydende eller helt nedsænket, er det altid underlagt tyngdekraften. I den virkelige verden er denne konstante kraft lig med 9,81 Newton / kg. Men i situationer, hvor en anden kraft, såsom centrifugen, virker på en væske og på den nedsænkede genstand, skal det også anses for at bestemme den samlede nedadgående kraft.
I vores eksempel, hvis vi beskæftiger os med et almindeligt og stationært system, kan vi antage, at den eneste kraft, der virker ned, er tyngdekraften nævnt ovenfor.
Men hvis vores kugle flydede i en spand vand, spinder vi hurtigt i en vandret cirkel? I det tilfælde antages det, at spanden spinder hurtigt nok til at sikre, at både vandet og bolden ikke falder, vil den nedadgående kraft i den situation hidrøre fra centrifugalkraften skabt af spandenes bevægelse, ikke af jordens tyngdekraft.
Video: Varmluftballon - opdrift
4
Multiplicer lydstyrken × density × sværhedsgrad. Når du har værdier for volumenet af dit objekt (i meter 3), densiteten af dens væske (i kg / meter3) og tyngdekraften (eller nedstyrtningen af dit system), er det let at finde fremdriftskraften. Du skal blot multiplicere disse tre mængder for at finde styrken i Newtons.
Lad os løse vores eksempel ved at erstatte vores værdier i ligningen Fb = Vs × D × g. Fb = 0.262 meter3 × 1000 kg / meter3 × 9,81 newtons / kg = 2570 Newtons.
Find ud af om dit objekt flyder ved at sammenligne det med tyngdekraften. Ved hjælp af trykkraftsligningen er det let at finde den kraft, der skubber en genstand ud af væsken, hvori den er nedsænket. Men med lidt mere arbejde er det også muligt at bestemme om objektet vil flyde eller synke. Du skal blot finde den flydende kraft til objektet (med andre ord, brug hele sin lydstyrke som Vs), find tyngdekraften med ligningen G = (objektets masse) (9,81 meter / sekund2). Hvis trykkraften er større end tyngdekraften, vil objektet flyde. Men hvis tyngdekraften er større, vil den synke. Hvis de er lige, siges objektet at være "neutralt".
Lad os sige, at vi vil vide, om en cylindrisk træfat på 20 kg med en diameter på 0,75 meter og en højde på 1,25 meter vil flyde i vandet. Dette kræver et par trin:
Vi kan finde sit volumen med formlen V = π (radius)2(Højde). V = π (0,375)2(1,25) = 0,55 meter3.
Derefter kan vi, når vi antager standardværdierne for vandets tyngdekraft og densitet, bestemme opdriftskraften på tønderen. 0,55 meter3 × 1000 kg / meter3 × 9,81 newtons / kilo = 5395,5 Newtons.
Nu skal vi finde tyngdekraftens kraft i tønderen. G = (20 kg) (9,81 meter / sekund2) = 196,2 Newtons. Det er meget mindre end trykkraften, så tønderen vil flyde.
Video: opdrift
6
Brug den samme teknik, når din væske er en gas. Ved fejlfinding må du ikke glemme, at væske ikke behøver at være en væske. Gasser betragtes også som væsker, og selvom de har lavere tætheder i forhold til andre typer materialer, kan de stadig modstå vægten af nogle genstande. En simpel heliumballon er et bevis på det. Da gassen i ballonen er mindre tæt end den omgivende væske, flyder den!
Metode 2 Udfører et simpelt eksperiment på tryk
1
Placer en kop eller lille skål i en større skål. Med nogle husholdningsartikler er det nemt at se det grundlæggende i at træde i handling! I dette enkle eksperiment vil vi demonstrere, at en nedsænket genstand oplever opdrift, fordi den fortrænger et volumen af væske svarende til volumenet af den nedsænkede genstand. Når vi gør dette, viser vi også, hvordan man kan finde fremdriftskraftens kraft. Til at begynde med skal du placere en lille beholder, f.eks. En skål eller en kop, i en større beholder, såsom en større skål eller spand.
Video: Fysikopgave: Kugler, massefylde og opdrift
2
Fyld beholderen fra indersiden til kanten. Fyld derefter den større beholder med vand. Du vil have vandstanden overbord uden at slå over. Pas på! Hvis du spilder vand, skal du tømme den større beholder, før du prøver igen.
For dette eksperiment er det sikkert at antage, at vand har densitet af vand, har en standardværdi på 1000 kg / meter3. Medmindre du bruger saltvand eller en anden væske, har de fleste vandtyper en tætning tæt på referenceværdien.
Hvis du har en dråber, kan det være meget nyttigt at kontrollere vandstanden i den indre beholder.
3
Sænk en lille genstand. Find nu en lille genstand, der passer ind i den indre beholder og vil ikke blive beskadiget af vand. Find massen af dette objekt i kilo (brug en skala for dette). Derefter nedsænkes objektet i vand, uden at det bliver fugtigt, indtil det begynder at flyde eller ikke kan holde det. Du skal bemærke vandet fra den indre beholder, der spilder ind i den ydre beholder.
Med henblik på vores eksempel, lad os sige, at vi lægger en 0,05 pund masse legetøjsbil i den indre beholder. Vi behøver ikke at vide bilens volumen for at beregne stødkraften, som vi ses næste gang.
4
Indsamle og måle vandet du spildte. Når du sænker et objekt i vand, forekommer der en forskydning af vand - hvis det ikke skete, ville der ikke være plads til at komme ind i vandet. Når det skubber væsken, skubber vandet tilbage, hvilket fremkalder trykket. Tag vandet du spildt og læg i en målekop. Vandets volumen skal være lig med den nedsænkede mængde.
Med andre ord, hvis din genstand flyder, svarer mængden af det vand, du kaster, til volumenet af objektet nedsænket i vandet. Hvis dit objekt synker, er mængden af vand, du hælder, lig med volumenet af hele objektet.
5
Beregn vægten af det spildte vand. Da du kender tætheden af vandet og kan måle det volumen, der er spildt, er det muligt at finde massen. Du skal blot konvertere lydstyrken til meter3 (et online konverteringsværktøj, f.eks dette her, kan være nyttigt) og multiplicere med densiteten af vand (1000 kg / meter3).
I vores eksempel, lad os sige, at vores vogn sank og skiftede om to spiseskefulde (0.00003 meter3). For at finde vandets masse multiplicerer vi med dens densitet: 1000 kilo / meter3 × 0.00003 meter3 = 0,03 kg.
6
Sammenlign det fordrevne volumen til objektets masse. Nu hvor du kender den nedsænkede masse og den fordrevne masse, skal du sammenligne dem for at se, hvilken der er større. Hvis massen af den nedsænkede genstand i den indre beholder er større end massen af fordrevne vand, skal den være sunket. Men hvis den fordrevne masse af vand er større end, skal objektet have floatet. Dette er grundprincippet - for et objekt at flyde, det skal flytte en masse vand, der er større end objektets.
Men objekter med mindre masser men større mængder er de objekter, der flyder mest. Denne egenskab betyder, at hule genstande flyder. Tænk på en kano-det flyder fordi den er hul, så den kan fortrænge en masse vand uden at skulle have en stor masse. Hvis kanoer var faste, ville de ikke flyde godt.
I vores eksempel har bilen en masse på 0,05 kilo, større end det fordrevne vand, 0,03 kilo. Dette bekræfter vores resultat: bilen synker.
tips
Brug en balance, der kan nulstilles efter hver læsning for at hjælpe dig med at få præcise målinger.
Sådan beregnes volumenet af et uregelmæssigt objekt
Hvordan man kender vægten af et objekt uden en skala
Sådan beregnes styrke
Sådan beregnes Joules
Sådan beregnes masse
Sådan beregnes spænding i fysik
Sådan beregnes Escape Speed
Sådan beregnes arbejde
Sådan beregnes volumen og densitet
Sådan beregnes acceleration
Sådan beregnes kinetisk energi
Sådan beregnes tyngdekraften
Sådan beregnes terminalhastighed
Sådan konverteres pund til usunger
Finde den resulterende kraft
Sådan Find Tæthed
Sådan Find Normal Force
Måling af intensiteten af en kraft
Sådan måles masse
Sådan måles viskositeten
Sådan forbedrer du målet