Prawo Archimedesa to F = ρ.Vg. Znaczenie tego prawa jest takie, że obiekt zanurzony w cieczy będzie doświadczał siły skierowanej w górę równej ciężarowi cieczy wypartej przez ten przedmiot.
Jak statek z tak ciężkim ładunkiem może pływać po oceanie? Na to pytanie odpowiesz, gdy zrozumiesz zasady prawa Archimedesa. Poniżej znajduje się wyjaśnienie znaczenia prawa Archimedesa i przykłady rozwiązywania problemów związanych z prawem Archimedesa.
Historia prawa Archimedesa
Czy wiesz, kim jest Archimedes? Co odkrył Archimedes w swoim czasie?
Pewnego dnia król Hieron II poprosił Archimedesa o zbadanie, czy jego złota korona była zmieszana ze srebrem, czy nie. Archimedes poważnie przemyślał tę sprawę. Dopóki nie poczuł się bardzo zmęczony i nie rzucił się do publicznej łaźni pełnej wody.
Potem zauważył, że na podłogę wylewała się woda i natychmiast znalazł odpowiedź. Wstał i nago pobiegł do domu. Kiedy wrócił do domu, krzyknął do żony: „Eureka! Eureka! " co oznacza „znalazłem! Znalazłem! " Potem stworzył prawo Archimedesa.
Dzięki opowieści Archimedesa widzimy, że zasada prawa Archimedesa dotyczy siły wyporu lub siły wyporu działającej na płyn (ciecz lub gaz) działający na obiekt. Tak więc przy sile wyporu obiektu płynnego obiekty różnych typów, ze względu na różną gęstość, mają inną siłę wyporu. To właśnie sprawiło, że Archimedes był w stanie odpowiedzieć na pytania króla i udowodnić, że korona króla Hierona II została zaślepiona mieszanką złota i srebra.
Zrozumienie prawa Archimedesa
Prawo Archimedesa brzmi:
„ Obiekt, który jest częściowo lub całkowicie zanurzony w cieczy, będzie doświadczał siły skierowanej do góry równej ciężarowi cieczy wypartej przez ten przedmiot ”.
Znaczenie słowa przenoszonego w dźwięku prawa Archimedesa to objętość cieczy, która przelewa się, jest naciskana tak, że wydaje się, że po zanurzeniu przedmiotu w cieczy następuje wzrost objętości.
Ilość cieczy, która jest przesuwana / wciskana ma objętość równą objętości przedmiotu zanurzonego / zanurzonego w cieczy. Tak więc, zgodnie z prawem Archimedesa, siła wyporu (Fa) ma taką samą wartość, jak waga wypartej cieczy (wf).
Wzory prawa Archimedesa
Zastosowanie prawa Archimedesa jest bardzo przydatne w wielu żywotach, na przykład w określaniu, kiedy łódź podwodna unosi się, unosi się w powietrzu lub tonie. Cóż, oto podstawowe zasady formuły prawa Archimedesa.
Przeczytaj także: 16 islamskich królestw na świecie (PEŁNY) + wyjaśnienieKiedy obiekt znajduje się w płynie, objętość cieczy jest przenoszona równa objętości obiektu w cieczy. Jeżeli objętość przenoszonej cieczy wynosi V, a gęstość płynu (masa na jednostkę objętości) wynosi ρ, to masa przenoszonej cieczy wynosi:
m = ρ.V
Ilość przenoszonego płynu wynosi
w = mg = ρ.Vg
Zgodnie z zasadą Archimedesa wielkość nacisku w górę jest równa wadze poruszanego obiektu:
Fa = w = ρ.Vg
Jeśli system jest w równowadze, można go sformułować
Fa = w
ρf.Vbf.g = ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informacja:
m = masa (kg)
ρ = gęstość (kg / m3)
V = objętość (m3)
Fa = wypór (N)
g = przyspieszenie ziemskie (m / s2)
wf = waga przedmiotu (N)
ρf = gęstość płynu (kg / m3)
Vbf = objętość obiektu zanurzonego w cieczy (m3)
ρb = gęstość obiektu (kg / m3)
Vb = objętość obiektu (m3)
Unoszący się, unoszący się i tonący
Jeśli obiekt zostanie zanurzony w cieczy lub płynie, wówczas pojawią się 3 możliwości: unoszenie się, unoszenie się i tonięcie .
Pływający obiekt
Obiekt w cieczy pływa, jeśli gęstość obiektu jest mniejsza niż gęstość cieczy (ρb <ρf). Kiedy obiekt unosi się na wodzie, tylko część objętości obiektu jest zanurzona w cieczy, podczas gdy druga część znajduje się nad powierzchnią wody w stanie pływającym. W ten sposób objętość obiektu jest podzielona na objętość obiektu, który jest zanurzony i objętość obiektu, który unosi się na wodzie.
Vb = Vb '+ Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Ponieważ tylko część jest zanurzona w cieczy, stosuje się równanie na siłę działającą w górę wraz z grawitacją:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informacja:
Vb '= objętość pływającego obiektu (m3)
Vbf = objętość obiektu zanurzonego w cieczy (m3)
Vb = objętość całego obiektu (m3)
Fa = wypór (N)
ρf = gęstość cieczy (kg / m3)
g = grawitacja (m / s2)
Pływające obiekty
Obiekty w cieczy unoszą się, gdy gęstość obiektu jest taka sama jak gęstość cieczy (ρb = ρf). Pływający obiekt będzie znajdował się pomiędzy powierzchnią cieczy a dnem naczynia.
Ponieważ gęstość obiektów i cieczy jest taka sama, to:
FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g
Informacja:
Fa = wypór (N)
ρf = gęstość cieczy (kg / m3)
ρb = gęstość obiektu (kg / m3)
Vb = objętość obiektu (m3)
g = grawitacja (m / s2)
Obiekt zanurzony
Kiedy gęstość obiektu jest większa niż gęstość cieczy (ρb> ρf ) , przedmiot ten tonie i znajduje się na dnie naczynia. Obowiązujące prawo:
Fa = wu - wf
W obiekcie zanurzonym cała objętość obiektu jest zanurzona w wodzie, więc objętość wypartej wody jest równa całkowitej objętości obiektu. Dzięki temu otrzymujemy zależność równania siły nośnej na tonący obiekt poprzez zależność mas.
Przeczytaj także: Jak pisać recenzje i przykłady książek (beletrystyka i literatura faktu)ρf.Vb = mu - mf
Informacja:
Fa = wypór (N)
wu = waga obiektu w powietrzu / waga rzeczywista (N)
wf = waga obiektu w cieczy (N)
g = grawitacja (m / s2)
Vb = całkowita objętość obiektu (m3)
ρf = gęstość wody (kg / m3)
mu = masa w powietrzu (kg)
mf = masa w cieczy (kg)
Przykład problemu prawa Archimedesa
Przykład Problem 1
Gęstość wody morskiej wynosi 1025 kg / m3, obliczyć objętość skały zanurzonej w wodzie morskiej, jeśli masa wypartej wody morskiej wynosi 2 Newtony!
Jest znany :
ρf = 1025 kg / m3
wf = 2 N.
g = 9,8 m / s2
Poszukiwany: V kamień. . . ?
Odpowiedź:
Masa wody morskiej: w = mg
Wypór: Fa = ρf. sol. Vbf
Waga rozlanej wody jest równa wyporności skały, więc można to zapisać
w = Fa
w = ρf.g.Vb
2 = 1025. (9,8). Vb
2 = 10,045 Vb
Vb = 10,045 / 2
Vb = 1,991 x 10-4 m3 = 199,1 cm3
Zatem objętość zanurzonej skały wynosi 199,1 cm3
Przykład Problem 2
Obiekt w powietrzu waży 500 N. Gęstość przedmiotu określaj, jeśli waga obiektu w wodzie wynosi 400 N, a gęstość wody 1000 kg / m3!
Jest znany :
wu = 500 N
wf = 400 N.
ρa = 1000 kg / m3
Poszukiwany: ρb?
Odpowiedź:
Fa = wu - wf
Fa = 500 N - 400 N
Fa = 100 N.
ρb / ρf = wu / Fa
ρb / 1000 = 500/100
100 ρb = 500 000
ρb = 500 000/100
ρb = 5000 kg / m3
Zatem gęstość obiektu wynosi 5000 kg / m3
Przykład Problem 3
Określić gęstość korka, jeśli 75% objętości korka jest zanurzone w wodzie, a gęstość wody wynosi 1 gram / cm3!
Jest znany :
ρf = 1 gr / cm3
Vf = 0,75 Vg
Poszukiwany: ρg. . . ?
Odpowiedź:
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 1 (0,75Vg)
ρg = 0,75 gr / cm3
Zatem gęstość korka wynosi 0,75 gr / cm3
Przykład Problem 4
Blok ma gęstość 2500 kg / m3, aw powietrzu waży 25 niutonów. Określić masę bloku w wodzie, jeśli gęstość wody wynosi 1000 kg / m3, a przyspieszenie ziemskie wynosi 10 m / s2!
Jest znany :
ρb = 2500 kg / m3
wu = 25 N.
ρf = 1000 kg / m3
Poszukiwany: wf?
Odpowiedź:
ρb / ρf = wu / Fa
(2500) / (1000) = 25 / Fa
2,5 Fa = 25
Fa = 25 / 2,5
Fa = 10 N.
Kiedy obiekt tonie, ma to zastosowanie:
Fa = wa-wf
10 = 25 - wf
wf = 25-10
wf = 15 N.
Tak więc waga bloku w wodzie wynosi 15 niutonów
Odniesienie : Eureka! Zasada Archimedesa
