Қалқымалы күшті қалай есептеуге болады: 12 қадам (фотосуретпен) - Кеңестер

Қалқымалы күшті есептеу тәсілдері - Кеңестер

Мазмұны

Қадамдар
Кеңес
Сізге не керек

Қалқымалы күш дегеніміз - ауырлық күшіне қарсы бағытта сұйықтыққа батырылған затқа әсер ететін күш. Затты сұйықтыққа салғанда, заттың салмағы сұйықтықты (сұйықтықты немесе газды) итеріп жібереді, ал көтеру күші затты жоғары қарай, ауырлық күшіне қарсы бағытта итереді. Жалпы, бұл көтергіштікті теңдеулер көмегімен есептеуге болады F_б = V_S × D × g, онда Ф._б жүзу болып табылады, V_S суға батқан бөліктің көлемі, D - затты қоршаған сұйықтықтың тығыздығы, ал g - ауырлық күші. Заттың көтергіштігін қалай анықтауға болатынын білу үшін төмендегі 1-қадамнан бастаңыз.

Қадамдар

2-ден 1-әдіс: өзгермелі күш теңдеуін қолданыңыз

Көлемді табыңыз объектінің суға батқан бөлігі. Нысанға әсер ететін көтеру күші объектінің суға батқан көлем бөлігімен тікелей байланысты. Басқаша айтқанда, қатты дененің раковинасы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оған көтергіш күш әсер етеді. Яғни, егер зат сұйықтыққа толығымен батып кетсе де, оған әсер ететін жүзу күші бар. Затқа әсер ететін көтеру күшін есептеуді бастау үшін алдымен сұйықтыққа сіңген көлем көлемін анықтау керек. Қалқымалы күштің теңдеуінде бұл мән м-мен жазылуы керек.
- Сұйықтыққа толығымен батырылған зат үшін суға батқан көлем заттың көлеміне тең болады. Сұйықтықтың үстіңгі қабаты үшін біз сұйықтықтың астындағы көлемдік үлесті ғана қарастырамыз.
- Мысалы, суда жүзетін резеңке шарға әсер ететін қалқымалы құралды тапқымыз келеді делік. Егер доп диаметрі 1 м болатын тамаша шар болса және ол дәл жартысын суға батырып жүзсе, біз суға батқан бөліктің көлемін бүкіл шардың көлемін есептеп, оны екіге бөлу арқылы таба аламыз. Шардың көлемі (4/3) π (радиус) болғандықтан, бізде шардың көлемі (4/3) π (0,5) = 0,524 м болады. 0.524 / 2 = 0,262 м батып кетті.
Сұйықтықтың тығыздығын табыңыз. Қалқымалы күшті табудың келесі кезеңі қоршаған сұйықтықтың тығыздығын (кг / м) анықтау болып табылады. Тығыздық дегеніміз - заттың немесе заттың массасының оның сәйкес көлеміне қатынасымен өлшенетін шама. Көлемі бірдей екі зат үшін тығыздығы жоғары зат ауыр болады. Жалпы ереже - сұйықтықтың тығыздығы неғұрлым көп болса, онда оған батқан денеге көтергіштік күші соғұрлым көп болады. Сұйықтық кезінде, тығыздықты анықтаудың ең қарапайым әдісі сілтемелер арқылы жүзеге асырылады.
- Жоғарыдағы мысалда шар суда жүзеді. Анықтамалық әдебиеттерде судың белгілі бір тығыздығы бар екендігі айтылады 1000 кг / м.
- Көптеген қарапайым сұйықтықтардың тығыздығы техникалық әдебиеттерде келтірілген. Сіз бұл тізімді мына жерден таба аласыз.
Ауырлық күшін табыңыз (немесе төмен қарай бағытталған басқа күш). Зат сұйықтыққа батып кетсе де, жүзіп кетсе де, ол әрдайым ауырлық күшінің әсерінде болады. Шын мәнінде, бұл төменге бағытталған күш константасы 9.81 Ньютон / кг. Алайда, сұйықтыққа әсер ететін және оған батып бара жатқан денеге радиалды күш сияқты басқа күш әсер ететін жағдайларда, біз бүкіл жүйенің жалпы «төмен» күшін есептегенде де осы күшті ескеруіміз керек.
- Жоғарыда келтірілген мысалда, егер бізде қалыпты статикалық жүйе болса, онда сұйықтыққа және денеге әсер ететін бірден-бір төмен түсетін күш - бұл стандартты ауырлық күші деп санауға болады - 9.81 Ньютон / кг.
Көлемді тығыздық пен ауырлық күшіне көбейтіңіз. Егер сізде объектінің көлемі (м-де), сұйықтық тығыздығы (кг / м-де) және ауырлық күші (немесе Ньютон / Килограмма жүйесінің төмендеу күші) үшін мәндер болса, өзгермелі күшті табу оңай болады. . Ньютондағы өзгермелі күшті табу үшін осыларды үш есе көбейтіңіз.
- Мәндерді F теңдеуіне қосу арқылы мысал есебін шешіңіз_б = V_S × D × g. F_б = 0,262 м × 1000 кг / м × 9,81 Н / кг = 2,570 Ньютон. Басқа бөлімшелер бір-бірін жойып, тек Ньютон бөлімшесін қалдырады.
Заттың ауырлық күшімен салыстыра отырып, оның жүзетіндігін немесе өзгермейтіндігін анықтаңыз. Қозғалыстың теңдеуін қолдану арқылы сіз затты сұйықтықтан итеретін күшті оңай табасыз. Сонымен қатар, егер сіз қосымша қадам жасасаңыз, материал сұйықтықта қалқып немесе батып жатқанын анықтай аласыз. Бүкіл денеге әсер ететін өзгермелі күшті табыңыз (яғни V дененің бүкіл көлемін қолданыңыз)_S), содан кейін нысанды G = (заттың массасы) (9,81 м / с) теңдеуімен тартатын ауырлық күшін табыңыз. Егер өзгермелі күш ауырлық күшінен үлкен болса, онда объект өзгермелі болады. Екінші жағынан, егер тартылыс күші үлкен болса, онда зат батып кетеді. Егер осы екі күш тең болса, біз оны айтамыз тоқтатылды.
- Ілінген зат суда болған кезде суда жүзбейді немесе түбіне батпайды. Ол беті мен түбінің арасындағы сұйықтықта тоқтатылады.
- Мысалы, диаметрі 0,75 метр және биіктігі 1,25 метр болатын 20 кг цилиндр тәрізді ағаш жәшік суда жүзе алатынын білгіміз келеді дейік. Бұл мәселе үшін біз бірнеше әрекеттерді орындауымыз керек:
  - Біріншісі - V = π (радиус) (биіктік) цилиндрінің көлемінің формуласын қолдану арқылы көлемді табу. V = π (0,375) (1,25) = 0,55 м.
  - Содан кейін, біз стандартты ауырлық күші мен судың тығыздығын білеміз деп есептеп, бөшкеге әсер ететін өзгермелі күш үшін шешім қабылдаймыз. 0,55 м × 1000 кг / м × 9,81 Н / кг = 5 395,5 Ньютон.
  - Енді біз ағаш жәшікке әсер ететін ауырлық күшін табуымыз керек. G = (20 кг) (9,81 м / с) = 196.2 Ньютон. Бұл нәтиже су көтеру күшінен әлдеқайда аз, сондықтан бөшке жүзіп кетеді.
Сұйықтық газ болған кезде бірдей есептеулерді қолданыңыз. Көлемділікке қатысты мәселелерді шешкен кезде сұйықтық сұйықтық болмауы керек екенін ұмытпаңыз. Газдар сұйықтық деп те аталады, дегенмен олар заттың басқа түрлерімен салыстырғанда өте аз тығыздыққа ие, ал газ ондағы өзгермелі заттардың бір бөлігін тежей алады. Гелий көпіршігі - бұған дәлел. Көпіршіктегі гелий айналадағы сұйықтықтан (ауа) қарағанда жеңіл болғандықтан, көпіршік ұшып кетеді! жарнама

2-ден 2-әдіс: өзгермелі күшке қарапайым тәжірибе жасаңыз

Кішкене ыдысты үлкенірек ыдысқа салыңыз. Үйдегі бірнеше заттың көмегімен сіз жүзу әсерін іс жүзінде оңай көресіз. Бұл тәжірибеде біз зат суға батқанда, оның жүзу күші әсер ететіндігін көрсетеміз, өйткені ол суға батқан заттың көлеміне тең сұйықтық мөлшерін алады. Тәжірибе жасау барысында біз сонымен бірге заттың өзгермелі күшін іс жүзінде қалай табуға болатындығын көрсетеміз. Алдымен сіз ыдыс немесе шыныаяқ сияқты шағын, қақпағы жоқ ыдысты үлкен ыдысқа, мысалы, үлкен ыдысқа немесе шелек суға салыңыз.
Шетінен шетіне дейін кішкене ыдысты сумен толтырыңыз. Сіз суды төгілместен шетіне жақын төгуіңіз керек. Бұл қадамда абай болыңыз! Егер сіз судың ағып кетуіне жол берсеңіз, үлкен ыдысты толығымен босатып, бәрін басынан бастау керек.
- Бұл тәжірибе үшін біз судың тығыздығы 1000 кг / м деп есептейміз. Егер сіз тұзды ерітінді немесе мүлдем басқа сұйықтықты қолданбасаңыз, көптеген сулардың тығыздығы осы эталондық мәнге жақын, сондықтан нәтижелерге әсер етпейді.
- Егер сізде тамызғыш болса, оны ішкі ыдысқа су тамызу үшін қолдануға болады, сондықтан су деңгейі шетіне дейін жетеді.
Шағын затты батырыңыз. Әрі қарай, кішкене ыдысқа судың зақымдалуынсыз кіретін затты іздеңіз. Осы заттың салмағын килограммен табыңыз (граммен оқу үшін шкаланы қолданып, оны килограмға айналдыру керек). Содан кейін затты жүзіп бастағанша немесе оны әрең ұстай бастағанша саусағыңызды суламай суға баяу басыңыз, содан кейін затты босатыңыз. Сіз ішкі ыдыстың шетінен сыртқы ыдысқа су төгілгенін көре аласыз.
- Осы мысал үшін біз 0,05 келілік ойыншық машинаны оның ішкі контейнеріне қысып жатырмыз делік. Көлемділікті есептеу үшін көліктің көлемін білудің қажеті жоқ, өйткені келесі қадамда білетін боламыз.
Судың асып кетуін жинап өлшеңіз. Сіз затты суға басқанда, ол біраз судың орнын алады - әйтпесе оны суға батыруға сізде орын жоқ. Ол дәлізден суды сыртқа шығарған кезде оны ысырып, көтергіштікті тудырады. Төгілген суды ішкі контейнерден жинап, кішкене өлшеуіш ыдысқа құйыңыз. Шыныаяқтағы су көлемі суға батқан заттың көлеміне тең болуы керек.
- Басқаша айтқанда, егер объект жүзіп кетсе, судың асып кетуі су бетіне батқан заттың көлеміне тең болады. Егер зат батып кетсе, судың асып кету көлемі бүкіл объектінің көлеміне тең болады.
Төгілген судың мөлшерін есептеңіз. Сіз судың тығыздығын білетіндіктен және өлшеуіш тостағандағы судың көлемін өлшей алатындықтан, сіз су көлемін есептейсіз. Дыбысты m-ге айналдырыңыз (онлайн режиміндегі түрлендіргіш осында көмектесе алады) және оны судың тығыздығына көбейтіңіз (1000 кг / м).
- Жоғарыда келтірілген мысалда, ойыншық автомобиль өзінің ішкі контейнеріне батып, шамамен 2 ас қасық (0,00003 м) су алады деп есептеңіз. Судың массасын табу үшін оны тығыздыққа көбейт: 1000 кг / м × 0,00003 м = 0,03 кг.
Ығыстырылған судың көлемін және заттың массасын салыстырыңыз. Енді сіз суға батқан және ығыстырылған судың массаларын білсеңіз, осы екі шаманы салыстырыңыз. Егер заттың массасы ығыстырылған су көлемінен көп болса, онда зат батып кетеді. Екінші жағынан, егер судың ығыстырылған көлемі үлкен болса, онда объект жүзіп кетеді. Бұл жүзу принципі іс жүзінде - жүзбелі дене үшін ол дененің өзінен гөрі судың массасын ығыстыруы керек.
- Демек, жеңіл, бірақ көлемі үлкен нысандар ең жақсы өзгермелі нысандар болып табылады. Бұл қасиет қуыс нысандардың өте жақсы жүзе алатынын көрсетеді. Каноэні қарастырайық - ол жақсы жүзеді, өйткені іші қуыс, сондықтан ол көп су алады, бірақ массасы онша ауыр емес. Егер каноэ ішінде қалың болса, жақсы жүзе алмас еді.
- Жоғарыда келтірілген мысалда массасы 0,05 кг көлік 0,03 кг-ға ығыстырылған су көлемінен үлкен. Бұл біздің байқағанымызға сәйкес келеді: машина батып кетті.
жарнама