Hogyan kell kiszámítani a felhajtóerőt (nyomógombot)

A felhajtóerő a folyadékban (vagy gázban) merülő testen, amely ellentétes módon irányul. Általában a tolóerő kiszámítható a következő képlet szerint: F_B = V_S × D × g, ahol f_B - Húzó erő - V_S - A folyadékba merülő test testének térfogata a folyadék sűrűsége, amelybe a test merül fel - a gravitációs erő.

Lépések

1. módszer: 2:

A képlet számítása

egy. Keresse meg a folyadékba merülő test hangerejét (merülő kötet). A nyomóerő közvetlenül arányos a folyadékba merülő testrész térfogatával. Más szóval, annál inkább a test merül fel, minél több kilövő erő. Ez azt jelenti, hogy még a nyomóerő sem működik a süllyedő testeken. Az elmerült térfogatot m-ben kell mérni.

Olyan testekben, amelyek teljesen elmerülnek a folyadékban, az elmerült térfogat egyenlő a test térfogatával. A folyadékban lebegő testekben a merülő térfogat egyenlő a folyadék felületén elrejtett test térfogatával.
Például, vegye figyelembe a vízben lebegő labdát. Ha az átmérője a labda 1 m, és a felület a víz jön, hogy a közepén a labda (azaz, hogy az belemerüljön a vízbe fele), majd a terhet a labda egyenlő térfogatának hányadosa 2. A labda térfogatát a (V = (4/3) π (sugar) = (4/3) π (0,5) = 0,524 m. Beépített térfogat: 0,524 / 2 = 0,262 m.

2. Keresse meg a folyadék sűrűségét (kg / m-ben), amelyben a test merül fel. A sűrűség a testtömeg aránya a test által elfoglalt térfogathoz. Ha két testnek ugyanolyan mennyisége van, a nagyobb sűrűségű testtömeg nagyobb lesz. Általában minél nagyobb a folyadék sűrűsége, amelyben a test merül fel, annál nagyobb a nyomóerő. A folyadék sűrűsége megtalálható az interneten vagy különböző referenciakönyvekben.

Példánkban a labda úszik a vízben. A víz sűrűsége megközelítőleg 1000 kg / m.

Sok más folyadék sűrűsége megtalálható itt.

3. Keresse meg a gravitációs erejét (vagy bármely más erő, amely a testen függőlegesen lefelé fordul). Nem számít, hogy a test vagy a mosogató úszik, a gravitáció ereje mindig cselekszik rajta. Természetes körülmények között a gravitáció ereje (vagy inkább a gravitációs súly ereje, amely az 1 kg-os testtömegig) megközelítőleg 9,81 n / kg. Ha azonban más erők is vannak a testen, például a centrifugális erő, az ilyen erőket figyelembe kell venni, és kiszámítja a függőlegesen lefelé irányuló erőt.

Példánkban a szokásos helyhez kötött rendszerrel foglalkozunk, így csak a gravitáció ereje érvényes a labdához, egyenlő 9,81 n / kg.

Ha azonban a golyó egy víztartályban úszik, amely egy bizonyos pont körül forog, akkor egy centrifugális erő fog működni a labdán, amely nem teszi lehetővé a labdát és a vizet a kiferrésért, és amelyet figyelembe kell venni a számítások során.

A képet kiszámítja a felhajtóerőt 4. lépés

4. Ha az elmerült test térfogatának (m) értékei, a folyadék sűrűsége (kg / m-ben) és a gravitációs erő (vagy bármely más függőlegesen irányított erő), akkor kiszámíthatja a kilövő erőt. Ehhez egyszerűen szaporítsa a fenti értékeket, és megtalálja a kilövő erőt (h).

Példánkban: f_B = V_S × d × g. F_B = 0,262 m × 1000 kg / m × 9,81 n / kg = 2570.

öt. Tudja meg, hogy a test úszni vagy mosogatóval fog-e. A fenti képlet szerint kiszámíthatja a kilövő erőt. De további számítások befejezésével meghatározhatja, hogy a test úszni vagy mosogatóval fog-e. Ehhez keresse meg az egész testre (azaz számításokban, használja az egész testmennyiséget, és nem merül fel a térfogatot), majd keresse meg a gravitáció erejét a G = (testtömeg) képlet szerint ( 9,81 m / s). Ha a nyomóerő nagyobb gravitáció, a test úszik, ha a gravitáció erőssége nagyobb erő, a test süllyed. Ha az erők egyenlőek, akkor a test "semleges felhajtóerőt" tartalmaz.

Például egy 20 kilogramm 11 kilogramm (hengeres forma) mérete 0,75 méteres átmérőjű és 1,25 m magasságban, vízbe merülve.

Keresse meg a napló hangerejét (példánkban, a henger térfogata) a (V = π) (sugar) (magasság) = π (0,375) (1,25) = 0,55 m.

Ezután számítsa ki a nyomógombot: f_B = 0,55 m × 1000 kg / m × 9,81 n / kg = 5395.5.

Most keresse meg a gravitációt: G = (20 kg) (9,81 m / s) = 196.2. Ez az érték sokkal kisebb, mint a nyomóerő értéke, így a napló úszik.

6. Használja a fent leírt számításokat a gázba merített test számára. Ne feledje, hogy a testek nemcsak folyadékokban úszhatnak, hanem olyan gázokban is, amelyek jól pompíthatják a testeket, annak ellenére, hogy egy kis gázsűrűség (ne feledje a labdát, tele hélium héliumsűrűséggel kevesebb légsűrűséggel, így a léggömb hélium legyek ( úszók) a levegőben).

2. módszer 2:

Staging kísérlet

egy. Helyezzen egy kis csészét egy vödörbe. Ebben az egyszerű kísérletben azt mutatjuk, hogy a nyomóerő a testen működik, mivel a test kiüríti a folyadék térfogatát a víz alatti testtér mennyiségével. Azt is megmutatjuk, hogyan kell megtalálni a nyomasztó erőt a kísérlethez. Az elindításhoz helyezzen egy kis csészét egy vödörbe (vagy egy serpenyőben).

2. Töltse ki a poharat vízzel (szélekre). légy óvatos! Ha a pohárból származó víz vödörbe esett, öntsön vizet, és kezdje el.

A kísérlethez feltételezzük, hogy a víz sűrűsége 1000 kg / m (csak akkor, ha nem használ sós vizet vagy más folyadékot).

Használjon pipettát, hogy töltse ki a poharat a szélekre.

3. Vegyünk egy kis objektumot, amely egy csészébe illeszkedik, és a víz nem sérül meg. Találjon sok testet (kilogrammban - ehhez a testet a mérlegeken mérjük, és az értéket grammban kg. Ezután lassan engedje le az objektumot egy csésze vízzel (vagyis merítse a testet a vízbe, de ne merítse az ujjait). Látni fogod, hogy néhány víz a vödörben lévő csészéből származott.

Ebben a kísérletben 0,05 kg súlyú vízi játékkocsival alacsonyabb lesz egy pohárban. Az autó mennyisége nem kell kiszámítani a kiadó erőt.

A kép kiszámítása A felhajtóerő 10. lépése

4. Amikor a testet a vízbe merítené, egy kis mennyiségű vizet ad (különben a test nem merülne fel a vízbe). Amikor a test megnyomja a vizet (azaz a test a vízen cselekszik), az erő megkezdi a testet (azaz a test a testen). Öntsük vizet egy vödörből egy mérőpohárba. A mérőpohár vízmennyiségének egyenlőnek kell lennie a merülő test térfogatával.

Más szóval, ha a test lebeg, az elmozdult folyadék térfogata megegyezik az elmerült test térfogatával. Ha a test megfullad, az elmozdult folyadék térfogata megegyezik az egész test térfogatával.

öt. Számítsa ki az elmozdult víz tömegét a víz és a vízsűrűség térfogatának ismert értékei szerint. A mérőüveg által mutatott víz térfogatának értéke, átalakítva m (meg tudod csinálni itt), majd szaporítsa a víz sűrűségét a víz sűrűségére (1000 kg / m).

Példánkban egy játékkocsi megfulladt, és körülbelül két evőkanál vizet pusing (0,00003 m). A kiszorított víz tömegét kiszámítjuk: 1000 kg / m × 0,00003 m = 0,03 kg.

6. Hasonlítsa össze az elmozdított víz tömegét, melynek tömege merült fel. Ha az elmerült test tömege nagyobb, mint az elmozdult víz tömege, akkor a test megfullad. Ha a kiemelkedő víz tömege testsúlyosabb, lebeg. Ezért annak érdekében, hogy a test úszni kell, meg kell mutatnia a testet meghaladó tömegű vízmennyiséget.

Így a kis tömegű, de nagy mennyiségű testek rendelkeznek a legjobb felhajtóerővel. Ez a két paraméter az üreges testekre jellemző. Emlékezz a hajóra - kiváló felhajtóerővel rendelkezik, mert üreges és egy csomó vizet kiszorítja a csónak kis tömegét. Ha a hajó nem volt üreges, akkor egyáltalán nem úszna (és hangon).

Példánkban az autó tömege (0,05 kg) nagyobb, mint az elmozdult víz tömege (0,03 kg). Így autó és megfulladt.