Плавучесть

Тело не тонет в жидкости, если выталкивающая сила, действующая вверх, уравновешивает силу тяжести тела, вызванную гравитацией. Это явление называется плавучестью. Дерево и масло плавают в воде, так же как и стальные корабли. Шары, наполненные горячим воздухом или гелием, поднимаются в небо. Подводные лодки поднимаются на поверхность из морских глубин. Все эти явления объединены словом «плавучесть», возникшее благодаря выталкивающей силе. Она направлена ​​вверх и действует на тела, погруженные в жидкость или газ.

ВЫТАЛКИВАНИЕ

Сила тяжести тела вызвана гравитацией, действующей на его массу. Сила притяжения всегда направлена ​​вниз. Когда тело помещают в жидкость или газ, на него действует сила, выталкивающая его вверх. Выталкивающая сила направлена ​​против силы тяжести. Выталкивающая сила по значению равна силе тяжести объема жидкости или газа, вытесненного телом. Этот закон открыл Архимед, и его назвали именем ученого.

ПОГРУЖЕНИЕ

Представьте бетонный куб объемом 1 м3, который имеет массу 3000 кг. Сила тяжести составляет примерно 30​​000 Н. Погруженный в воду, он вытеснит жидкость объемом 1 м3. Масса вытесненной воды составляет 1000 кг, а ее сила тяжести почти 10000 Н. В результате на тело с силой притяжения 30 000 Н действует выталкивающая сила 10000 Н. Очевидно, что в воде сила тяжести бетонного куба будет 20000 Н. Бетонный блок утонет, поскольку результирующая сила 20000 Н направлена ​​вниз. Однако поднимать погруженное тело легче — его сила тяжести уменьшилась на треть по сравнению с тем, что была на суше.

ПРИРОДА ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ

Во время погружения тела в текучую среду, на тело действует давление. Давление в жидкости или газе действует во всех направлениях и увеличивается с глубиной. Если тело имеет высоту, то сила давления на верхнюю поверхность меньше, чем на нижнюю. Результирующая этих двух противоположно направленных сил и является выталкивающая силой.

Опять представим бетонный куб, погруженный в жидкость так, что его поверхность находится на глубине 1 м. Силы давления, действующие на боковые грани, взаимно уравновешиваются. Сила давления слоя жидкости на верхнюю поверхность куба равна 10000 Н. Сила давления на нижнюю поверхность направлена ​​вверх и равна 20000 Н. Разница между этими силами составляет 10000 Н, она и выталкивает тело.

ПЛАВУЧЕСТЬ

Большинство сортов древесины не тонет в воде. Представим деревянный куб объемом 1 м3 и массой 500 кг. ила тяжести составляет примерно 5000 Н. Полностью погружен в воду, он вытеснит жидкость объемом 1 м3. Масса вытесненной воды — 1000 кг, а ее сила тяжести почти 10000 Н. Выталкивающая сила, действующая на деревянный куб , превышает его силу тяжести на суше, поэтому он всплывет на поверхность. Плавающие тела частично погружены в жидкость, потому что сила притяжения и выталкивающая сила уравновешивают друг друга. Под водой находится та часть тела, объем которой создает выталкивающую силу, равную силе тяжести тела на суше. Если поместить на плавающее тело дополнительный груз, оно осядет в воду глубже. При этом вытесниться больше воды, возрастет выталкивающая сила и скомпенсирует увеличение силы тяжести.

strong>ПЛОТНОСТЬ СРЕДЫ И ПЛАВУЧЕСТЬ

Плотностью вещества называется отношение его массы к объему. Плотность воды равна 1000 кг/м3, бетона — 3000 кг/мм3, дерева — 500 кг/мм3, стали — 7800 кг/мм3. Тело плавает на поверхности воды, если плотность его вещества меньше плотности воды; в противном случае оно утонет. Стальные судна плавают, потому что внутри они полые. Общая плотность обшивки, воздуха в ней и всего оборудования меньше плотности воды.

Объем воздушного шара составляет около 1500 м. куб. Шар заполнен горячим воздухом массой примерно 1500 кг и вытесняет такой же объем (1500 м. куб.) холодного воздуха, масса которого - 2000 кг. Подъемная сила, таким образом, может нести груз массой около 500 кг.
Объем воздушного шара составляет около 1500 м. куб. Шар заполнен горячим воздухом массой примерно 1500 кг и вытесняет такой же объем (1500 м. куб.) холодного воздуха, масса которого — 2000 кг. Подъемная сила, таким образом, может нести груз массой около 500 кг.

Наполненные горячим воздухом шары поднимаются вверх потому, что плотность нагретого воздуха меньше, чем холодного, который окружает шар. Шары, наполненные гелием, плавают в воздухе потому что плотность гелия меньше плотности воздуха при одинаковом давлении. При подъеме давление атмосферного воздуха падает и гелий расширяется, занимая больший объем.

Ссылка на основную публикацию
40 week ultrasound