Լողացող ուժը ձգողականությանը հակառակ ուժ է, որը ազդում է հեղուկի մեջ ընկղմված բոլոր առարկաների վրա: Երբ օբյեկտը տեղադրվում է հեղուկի մեջ, օբյեկտի զանգվածը սեղմվում է հեղուկի դեմ (հեղուկ կամ գազ), մինչդեռ լողացող ուժը օբյեկտին դրդում է ձգողության դեմ: Ընդհանուր առմամբ, այս լողացող ուժը կարող է հաշվարկվել հավասարման միջոցով Ֆա = Վտ × գ, Ֆա լողացող ուժն է, Վտ ընկղմված օբյեկտի ծավալն է, հեղուկի խտությունն է, իսկ g- ն ՝ գրավիտացիոն ուժը: Սկսելու համար տե՛ս ստորև բերված Քայլ 1 -ը ՝ օբյեկտի լողունակությունը որոշելու համար:
Քայլ
Մեթոդ 1 -ը ՝ 2 -ից. Օգտագործելով ծովի ուժի հավասարումը
Քայլ 1. Գտեք օբյեկտի ընկղմված մասի ծավալը:
Օբյեկտի վրա ազդող լողացող ուժը համաչափ է ընկղմված օբյեկտի ծավալին: Այլ կերպ ասած, որքան մեծ է առարկայի ընկղմված պինդ մասը, այնքան մեծ է առարկայի վրա գործող լողացող ուժը: Սա նշանակում է, որ հեղուկի մեջ ընկղմված օբյեկտներն ունեն լողացող ուժ, որը օբյեկտը մղում է վեր: Օբյեկտի վրա ազդող լողացող ուժի հաշվարկը սկսելու համար ձեր առաջին քայլը սովորաբար հեղուկի մեջ ընկղմված օբյեկտի ծավալը որոշելն է: Լողունակության հավասարման համար այս արժեքը պետք է լինի մետր3.
- Հեղուկի մեջ ամբողջությամբ ընկղմված օբյեկտի համար ընկղմված ծավալը հավասար է բուն օբյեկտի ծավալին: Հեղուկի մակերեւույթից վեր լողացող օբյեկտների համար հաշվարկվում է միայն մակերեւույթից ցածր ծավալը:
- Օրինակ, ենթադրենք, որ մենք ուզում ենք գտնել ջրի վրա լողացող ռետինե գնդակի վրա գործող լողացող ուժը: Եթե ռետինե գնդակը 1 մ տրամագծով կատարյալ գնդակ է և լողում է դրա կեսը ջրի տակ, ապա մենք կարող ենք գտնել ընկղմված հատվածի ծավալը ՝ գտնելով ոլորտի ընդհանուր ծավալը և բաժանելով երկուսի: Քանի որ ոլորտի ծավալը (4/3) է (շառավիղ)3, մենք գիտենք, որ մեր ոլորտի ծավալը (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 մետր3. 0, 524/2 = 0,262 մետր3 լվացարան.
Քայլ 2. Գտեք ձեր հեղուկի խտությունը:
Լողացողություն գտնելու գործընթացում հաջորդ քայլը խտության սահմանումն է (կիլոգրամ/մետր3) հեղուկի մեջ, որի մեջ ընկղմվել է առարկան: Խտությունը օբյեկտի կամ նյութի զանգվածի չափումն է իր ծավալին համեմատ: Եթե տրվի նույն ծավալով երկու առարկա, ապա ավելի մեծ խտությամբ օբյեկտը կունենա ավելի մեծ զանգված: Ըստ կանոնի ՝ որքան մեծ է հեղուկի խտությունը, որի մեջ ընկղմված է առարկան, այնքան մեծ է լողացող ուժը: Հեղուկների դեպքում, սովորաբար, խտությունը որոշելու ամենահեշտ ձևը պարզապես այն որոնելն է հղման նյութում:
- Մեր օրինակում մեր գնդակը լողում է ջրում: Ուսումնասիրելով ակադեմիական աղբյուրները, մենք կարող ենք պարզել, որ ջրի խտությունը մոտավորապես է: 1000 կիլոգրամ/մետր3.
- Հեղուկի այլ լայն կիրառություն ունեցող խտությունները թվարկված են ինժեներական աղբյուրներում: Theանկերից մեկին կարող եք ծանոթանալ այստեղ:
Քայլ 3. Գտեք ձգողության ուժը (կամ այլ վայրընթաց ուժ):
Անկախ նրանից, թե ինչ -որ առարկա է խորտակվում կամ լողում հեղուկի մեջ, այն միշտ ունի գրավիտացիոն ուժ: Իրական աշխարհում նվազման ուժի հաստատունը հավասար է 9.81 նյուտոն/կիլոգրամ. Այնուամենայնիվ, այն իրավիճակներում, երբ հեղուկի և դրանում ընկղմված օբյեկտի վրա գործում են այլ ուժեր, օրինակ ՝ կենտրոնախույս ուժը, այս ուժը նույնպես պետք է հաշվի առնել ՝ ամբողջ համակարգի համար նվազման զուտ ուժը որոշելու համար:
- Մեր օրինակում մենք աշխատում ենք սովորական, ստատիկ համակարգով, ուստի կարող ենք ենթադրել, որ հեղուկների և օբյեկտների վրա ազդող միակ ներքև ուժը ընդհանուր գրավիտացիոն ուժն է. 9.81 նյուտոն/կիլոգրամ.
- Այնուամենայնիվ, ի՞նչ կլինի, եթե մեր դույլը, որը լողում է ջրի մեջ, մեծ արագությամբ շրջանաձև պտտվի հորիզոնական ուղղությամբ: Այս դեպքում, ենթադրելով, որ դույլն այնքան արագ է պտտվում, որ ջուրն ու գնդակը չեն թափվում, այս իրավիճակում ներքևի ուժը կառաջանա դույլի ճոճանակից ստեղծված կենտրոնախույս ուժից, այլ ոչ թե Երկրի ձգողականությունից:
Քայլ 4. Բազմապատկեք ծավալը × խտությունը × ինքնահոս:
Եթե ունեք ձեր օբյեկտի ծավալի արժեքը (մետրերով3), ձեր հեղուկի խտությունը (կիլոգրամ/մետր)3), և ձգողության ուժը (ներքևի ուժը ձեր համակարգի վրա), ուստի առագաստություն գտնելը շատ հեշտ է: Պարզապես բազմապատկեք այս երեք արժեքները ՝ նյուտոնների մեջ գտնելու լողացող ուժը:
Եկեք լուծենք մեր խնդրի օրինակը ՝ միացնելով մեր արժեքները F հավասարման մեջա = Վտ × գ. Ֆա = 0.262 մետր3 × 1000 կիլոգրամ/մետր3 × 9.81 նյուտոն/կգ = 2,570 նյուտոն.
Քայլ 5. Տեսեք, թե արդյոք ձեր առարկան լողում է ՝ համեմատելով առագաստը գրավիտացիոն ուժի հետ:
Օգտագործելով լողացող հավասարումը ՝ հեշտ է գտնել այն ուժը, որը օբյեկտին հեղուկից վեր և դուրս է մղում: Այնուամենայնիվ, մի փոքր լրացուցիչ ջանքերով հնարավոր է նաև որոշել, թե արդյոք առարկան լողալու է կամ խորտակվելու է: Պարզապես գտեք լողացող ուժը ամբողջ օբյեկտի համար (այլ կերպ ասած, օգտագործեք ամբողջ ծավալը V արժեքի համար)տ), ապա գտեք գրավիտացիոն ուժը, որը նրան ներքև է հրում G = (օբյեկտի զանգված) հավասարմամբ (9.81 մետր/վայրկյան2): Եթե լողացող ուժն ավելի մեծ է, քան գրավիտացիոն ուժը, օբյեկտը լողալու է: Մյուս կողմից, եթե գրավիտացիոն ուժն ավելի մեծ է, քան գոգավոր ուժը, օբյեկտը կխորտակվի: Եթե մեծությունները նույնն են, ապա օբյեկտը լողում է:
-
Օրինակ, ասենք, մենք ուզում ենք իմանալ, թե 20 կգ զանգվածով և 0,75 մ տրամագծով և 1,25 մ բարձրությամբ փայտե գլանաձև տակառը կսողա՞ ջրի մեջ: Այս խնդիրը կօգտագործի մի քանի քայլ.
- Մենք կարող ենք գտնել ծավալը մխոցի ծավալի բանաձևով V = (շառավիղ)2(բարձրահասակ): V = (0, 375)2(1, 25) = 0.55 մետր3.
- Հաջորդը, ենթադրելով, որ ծանրության մեծությունը սովորական է և սովորական խտության ջուրը, մենք կարող ենք գտնել տակառի լողացող ուժը: 0.55 մետր3 × 1000 կիլոգրամ/մետր3 × 9.81 նյուտոն/կգ = 5,395, 5 նյուտոն.
- Այժմ մենք պետք է գտնենք տակառի գրավիտացիոն ուժը: G = (20 կգ) (9.81 մետր/վայրկյան)2) = 196,2 նյուտոն. Այս ուժը փոքր է լողացող ուժից, ուստի տակառը լողալու է:
Քայլ 6. Օգտագործեք նույն մոտեցումը, եթե ձեր հեղուկը գազ է:
Լողացող խնդիրների վրա աշխատելիս մի մոռացեք, որ այն հեղուկը, որի մեջ ընկղմված է առարկան, պարտադիր չէ, որ հեղուկ լինի: Գազերը նույնպես հեղուկներ են, և, չնայած գազերը շատ ցածր խտություն ունեն ՝ համեմատած այլ նյութերի, դրանք, այնուամենայնիվ, կարող են պահել գազում լողացող առարկաների որոշակի զանգվածներ: Դրա մասին է վկայում մի պարզ հելիումի փուչիկը: Քանի որ փուչիկի գազը ավելի քիչ խիտ է, քան շրջակա հեղուկը (շրջապատող օդը), փուչիկը լողում է:
Մեթոդ 2 -ից 2 -ը. Պարզ ծովագնացության փորձի կատարում
Քայլ 1. Տեղադրեք փոքր աման կամ բաժակ ավելի մեծ ամանի ներսում:
Որոշ կենցաղային իրերի դեպքում հեշտ է տեսնել փորձարկման ընթացքում ծովի մակարդակի սկզբունքները: Այս պարզ փորձի ժամանակ մենք ցույց կտանք, որ ընկղմված օբյեկտը զգում է բուռ հզորություն, քանի որ այն տեղաշարժում է հեղուկի ծավալ, որը հավասար է ընկղմված օբյեկտի ծավալին: Երբ մենք դա անում ենք, մենք նաև ցույց կտանք այս փորձով օբյեկտի լողացող ուժը գտնելու գործնական եղանակը: Սկսելու համար տեղադրեք փոքր, բաց տարա, օրինակ ՝ աման կամ բաժակ, ավելի մեծ տարայի ներսում, օրինակ ՝ մեծ ամանի կամ դույլի:
Քայլ 2. Լրացրեք փոքր կոնտեյները մինչեւ եզրը:
Հաջորդը, ավելի փոքր ներքին տարան լցրեք ջրով: Դուք ցանկանում եք, որ ջուրն այնքան բարձր լինի, որքան տարան, առանց թափվելու: Carefulգույշ եղեք այստեղ: Եթե ջուրը թափեք, նորից փորձելուց առաջ դատարկեք ավելի մեծ տարան:
- Այս փորձի նպատակների համար ճիշտ չէ ենթադրել, որ ջրի ընդհանուր խտությունը 1000 կիլոգրամ/մետր է3. Եթե դուք չեք օգտագործում ծովի ջուր կամ բոլորովին այլ հեղուկ, ջրի տեսակների մեծ մասն ունի գրեթե նույն խտությունը, ինչ այս հղման արժեքը, այնպես որ փոքր տարբերությունը չի փոխի մեր արդյունքները:
- Եթե աչքի կաթիլներ ունեք, դա կարող է շատ օգտակար լինել փոքր տարայի մեջ ջրի մակարդակը բարձրացնելու համար:
Քայլ 3. Ընկղմեք փոքր օբյեկտը:
Հաջորդը, փնտրեք մի փոքր առարկա, որը կտեղավորվի փոքր տարայի մեջ և չի վնասվի ջրից: Գտեք այս օբյեկտի զանգվածը կիլոգրամներով (կարող եք օգտագործել սանդղակ կամ հավասարակշռություն, որը կարող է գրամ վերցնել և դրանք վերածել կիլոգրամների): Այնուհետև, առանց ձեր մատները թրջելու, դանդաղ, բայց հաստատ, առարկան թաթախեք ջրի մեջ, մինչև այն սկսի լողալ, կամ կարող եք մի փոքր պահել այն, այնուհետև բաց թողեք այն: Դուք կնկատեք, որ փոքր տարայի ջրի մի մասը կթափվի արտաքին տարայի մեջ:
Մեր օրինակի նպատակների համար ենթադրենք, որ 0.05 կիլոգրամ զանգվածով խաղալիք մեքենա ենք թաթախում փոքր տարայի մեջ: Մենք կարիք չունենք իմանալու այս մեքենայի ծավալը `դրա լողունակությունը հաշվարկելու համար, քանի որ դա կտեսնենք հաջորդ քայլին:
Քայլ 4. Հավաքեք և հաշվարկեք թափված ջուրը:
Երբ որևէ առարկա ջրի մեջ եք ընկղմում, այն ջրի մի մասը տեղափոխում է, հակառակ դեպքում օբյեկտը ջրի մեջ դնելու տեղ չի լինի: Երբ որևէ առարկա ջուրը դուրս է մղում, ջուրը հետ է մղվում ՝ ստեղծելով լողացող ուժ: Վերցրեք թափված ջուրը փոքր տարայից և լցրեք այն փոքր չափիչ բաժակի մեջ: Չափիչ բաժակի ջրի ծավալը հավասար է ընկղմված առարկայի ծավալին:
Այլ կերպ ասած, եթե ձեր առարկան լողում է, ջրի արտահոսքը հավասար կլինի ջրի մակերևույթի տակ ընկղմված օբյեկտի ծավալին: Եթե ձեր օբյեկտը խորտակվում է, ջրի արտահոսքը հավասար է օբյեկտի ընդհանուր ծավալին:
Քայլ 5. Հաշվիր թափված ջրի զանգվածը:
Քանի որ դուք գիտեք ջրի խտությունը և կարող եք չափել ջրի ծավալը, որը թափվում է չափիչ բաժակի մեջ, կարող եք գտնել դրա զանգվածը: Պարզապես փոխեք ձայնի ծավալը մետր3 (առցանց փոխակերպման միջոցները, ինչպես այս մեկը, կարող են օգնել) և բազմապատկել ջրի խտությամբ (1000 կիլոգրամ/մետր3).
Մեր օրինակում, ենթադրենք, մեր խաղալիք մեքենան ընկղմվում է փոքր տարայի մեջ և շարժվում մոտ երկու ճաշի գդալ (0.0003 մետր)3): Մեր ջրի զանգվածը գտնելու համար մենք այն բազմապատկելու ենք նրա խտությամբ `1000 կիլոգրամ/մետր3 000 0.0003 մետր3 = 0,03 կիլոգրամ.
Քայլ 6. Համեմատեք թափված ջրի զանգվածը առարկայի զանգվածի հետ:
Այժմ, երբ գիտեք այն օբյեկտի զանգվածը, որը դուք ընկղմում եք ջրի մեջ և ջրի զանգվածը, որը թափվել է, համեմատեք դրանք ՝ տեսնելու համար, թե որ զանգվածն է ավելի մեծ: Եթե փոքր տարայի մեջ ընկղմված առարկայի զանգվածն ավելի մեծ է, քան թափված ջուրը, ապա այն կխորտակվի: Մյուս կողմից, եթե թափված ջրի զանգվածն ավելի մեծ լինի, օբյեկտը լողալու է: Սա փորձարկման ընթացքում ծածկի սկզբունքն է. Որպեսզի առարկան լողա, այն պետք է տեղաշարժի ջրի մի զանգված, որն ավելի մեծ է, քան իր իսկ օբյեկտի զանգվածը:
- Այսպիսով, փոքր զանգված, բայց մեծ ծավալ ունեցող օբյեկտներն այն օբյեկտների տեսակներն են, որոնք ամենից հեշտությամբ են լողում: Այս հատկությունը նշանակում է, որ սնամեջ առարկաները շատ հեշտ են լողում: Պատկերացրեք նավակ. Եթե նավակը խոռոչ չէ (պինդ), ապա նավակը ճիշտ չի լողա:
- Մեր օրինակում մեքենայի զանգվածն ավելի մեծ է (0.05 կիլոգրամ), քան թափված ջուրը (0.03 կիլոգրամ): Սա համընկնում է այն ամենի հետ, ինչ մենք դիտում ենք. Մեքենաները խորտակվում են:
