Ang lakas na nagpapalakas ay isang puwersang kabaligtaran sa gravity, na nakakaapekto sa lahat ng mga bagay na nakalubog sa isang likido. Kapag ang isang bagay ay inilalagay sa isang likido, ang masa ng bagay ay pumipindot laban sa likido (likido o gas), habang ang lakas na tumutulak ay itinutulak ang bagay laban sa grabidad. Sa pangkalahatang mga termino, ang lakas na nagpapalakas na ito ay maaaring kalkulahin ng equation Fa = Vt × × g, kasama si Fa ay ang buoyant force, Vt ay ang dami ng nakalubog na bagay, ay ang density ng likido, at g ang puwersang gravitational. Upang malaman kung paano matukoy ang buoyancy ng isang bagay, tingnan ang Hakbang 1 sa ibaba upang makapagsimula.
Hakbang
Paraan 1 ng 2: Paggamit ng Equation ng Buoyancy
Hakbang 1. Hanapin ang dami ng nakalubog na bahagi ng bagay
Ang buoyant force na kumikilos sa isang bagay ay proporsyonal sa dami ng nakalubog na bagay. Sa madaling salita, mas malaki ang nakalubog na solidong bahagi ng bagay, mas malaki ang buoyant force na kumikilos sa object. Nangangahulugan ito na ang mga bagay na nakalubog sa isang likido, ay mayroong isang buoyant na puwersa na itinutulak ang bagay. Upang simulang kalkulahin ang buoyant force na kumikilos sa isang bagay, ang iyong unang hakbang ay karaniwang upang matukoy ang dami ng bagay na nakalubog sa likido. Para sa equation ng buoyancy, ang halagang ito ay dapat na nasa metro3.
- Para sa isang bagay na ganap na lumubog sa isang likido, ang dami na lumubog ay katumbas ng dami ng bagay mismo. Para sa mga bagay na lumulutang sa itaas ng ibabaw ng likido, ang dami lamang sa ibaba ng ibabaw ang nakalkula.
- Halimbawa, ipagpalagay na nais nating hanapin ang buoyant force na kumikilos sa isang bola na goma na lumulutang sa tubig. Kung ang bola ng goma ay isang perpektong globo na may diameter na 1 m at lumutang na may kalahati nito na nakalubog sa ilalim ng tubig, mahahanap natin ang dami ng nakalubog na bahagi sa pamamagitan ng paghahanap ng kabuuang dami ng globo at paghahati ng dalawa. Dahil ang dami ng globo ay (4/3) (radius)3, alam natin na ang dami ng ating globo ay (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 metro3. 0, 524/2 = 0.262 metro3 lababo.
Hakbang 2. Hanapin ang kakapalan ng iyong likido
Ang susunod na hakbang sa proseso ng paghahanap ng buoyancy ay upang tukuyin ang density (sa kilo / metro3) ng likido kung saan ang bagay ay nahuhulog. Ang density ay isang pagsukat ng masa ng isang bagay o sangkap na may kaugnayan sa dami nito. Kung bibigyan ng dalawang bagay na may parehong dami, ang object na may higit na density ay magkakaroon ng mas maraming masa. Ayon sa panuntunan, mas malaki ang density ng likido kung saan ang bagay ay nakalubog, mas malaki ang lakas na nagpapalakas. Sa mga likido, karaniwang ang pinakamadaling paraan upang matukoy ang density ay simpleng upang tingnan ito sa isang sanggunian na materyal.
- Sa aming halimbawa, ang aming bola ay lumulutang sa tubig. Sa pamamagitan ng pagtingin sa mga mapagkukunang pang-akademiko, mahahanap natin na ang tubig ay may density na tinatayang. 1,000 kilo / metro3.
- Ang iba pang malawak na ginagamit na mga density ng likido ay nakalista sa mga mapagkukunan ng engineering. Ang isa sa mga listahan ay matatagpuan dito.
Hakbang 3. Hanapin ang puwersa ng gravity (o ilang iba pang lakas na pababa)
Kung ang isang bagay ay lumubog o lumutang sa isang likido, palagi itong may lakas na gravitational. Sa totoong mundo, ang pababang puwersa na pare-pareho ay katumbas ng 9.81 mga newton / kilo. Gayunpaman, sa mga sitwasyon kung saan ang iba pang mga puwersa, tulad ng sentripugal na puwersa, kumilos sa likido at ang bagay na nakalubog dito, ang puwersang ito ay dapat ding isaalang-alang upang matukoy ang net pababang puwersa para sa buong sistema.
- Sa aming halimbawa, nagtatrabaho kami sa isang ordinaryong, static na system, kaya maaari naming ipalagay na ang tanging pababang lakas na kumikilos sa mga likido at bagay ay ang pangkalahatang puwersa ng gravitational - 9.81 mga newton / kilo.
- Gayunpaman, paano kung ang ating bola, na lumulutang sa isang timba ng tubig, ay inikot sa isang bilog sa isang pahalang na direksyon na may bilis? Sa kasong ito, sa pag-aakalang ang timba ay nai-swung ng sapat na ang tubig at ang bola ay hindi nag-ula, ang pababang puwersa sa sitwasyong ito ay magmula sa sentripugal na puwersa na nilikha ng swing ng bucket, hindi mula sa gravity ng Earth.
Hakbang 4. I-multiply ang dami ng × × density × gravity
Kung mayroon kang halaga ng dami ng iyong object (sa metro3), ang kapal ng iyong likido (sa kilo / metro3), at ang puwersa ng gravity (ang pababang puwersa sa iyong system), kaya't ang paghahanap ng buoyancy ay napakadali. Paramihin lamang ang tatlong halagang ito upang makita ang buoyant force sa mga newton.
Malutas natin ang aming halimbawa ng problema sa pamamagitan ng pag-plug ng aming mga halaga sa equation Fa = Vt × × g. Fa = 0.262 metro3 × 1,000 kilo / metro3 × 9.81 mga newton / kilo = 2,570 newton.
Hakbang 5. Tingnan kung ang iyong object ay lumulutang sa pamamagitan ng paghahambing ng buoyancy sa gravitational force
Gamit ang equation ng buoyancy, madali upang mahanap ang puwersa na itulak ang isang bagay pataas at palabas ng likido. Gayunpaman, sa kaunting labis na pagsisikap, posible ring matukoy kung ang isang bagay ay lumulutang o lumulubog. Hanapin lamang ang buoyant force para sa buong bagay (sa madaling salita, gamitin ang buong dami para sa halaga ng Vt), pagkatapos hanapin ang lakas na gravitational na tinutulak ito pababa gamit ang equation G = (masa ng bagay) (9.81 metro / segundo2). Kung ang lakas na nagpapalakas ay mas malaki kaysa sa puwersang gravitational, ang bagay ay lutang. Sa kabilang banda, kung ang lakas na gravitational ay mas malaki kaysa sa buoyant force, ang bagay ay lulubog. Kung ang mga magnitude ay pareho, ang bagay ay sinabi na lumutang.
-
Halimbawa, sabihin na nais naming malaman kung ang isang kahoy na silindro na bariles na may bigat na 20 kilo at isang diameter na 0.75 m at isang taas na 1.25 m ay lumulutang sa tubig. Gumagamit ang problemang ito ng maraming mga hakbang:
- Mahahanap natin ang dami ng may pormula para sa dami ng silindro V = (radius)2(matangkad). V = (0, 375)2(1, 25) = 0.55 metro3.
- Susunod, ipinapalagay na ang lakas ng gravity ay ordinaryong at ng tubig na may ordinaryong density, mahahanap natin ang buoyant na puwersa ng bariles. 0.55 metro3 × 1000 kilo / metro3 × 9.81 mga newton / kilo = 5,395, 5 mga newton.
- Ngayon, kailangan nating hanapin ang puwersa ng gravitational ng bariles. G = (20 kg) (9.81 metro / segundo2) = 196.2 mga newton. Ang puwersang ito ay mas mababa kaysa sa buoyant na puwersa, kaya't ang bariles ay lumulutang.
Hakbang 6. Gumamit ng parehong diskarte kung ang iyong likido ay isang gas
Kapag nagtatrabaho sa mga problema sa buoyancy, huwag kalimutan na ang likido kung saan lumubog ang bagay ay hindi dapat maging isang likido. Ang mga gas ay likido rin, at, kahit na ang mga gas ay may napakababang density kumpara sa iba pang mga sangkap, maaari pa rin nilang suportahan ang ilang mga masa ng mga bagay na lumulutang sa gas. Ang isang simpleng helium balloon ay patunay doon. Dahil ang gas sa lobo ay hindi gaanong siksik kaysa sa nakapalibot na likido (ambient air), ang lobo ay lumulutang!
Paraan 2 ng 2: Pagsasagawa ng isang Simpleng Eksperimento sa Buoyancy
Hakbang 1. Maglagay ng isang maliit na mangkok o tasa sa loob ng isang mas malaking mangkok
Sa ilang mga item sa bahay, madaling makita ang mga prinsipyo ng buoyancy sa eksperimento! Sa simpleng eksperimentong ito, ipapakita namin na ang isang nakalubog na bagay ay nakakaranas ng isang buoyant na puwersa dahil inililipat nito ang dami ng likido na katumbas ng dami ng nakalubog na bagay. Habang ginagawa namin ito, magpapakita rin kami ng isang praktikal na paraan upang makita ang buoyant na puwersa ng isang bagay sa eksperimentong ito. Upang magsimula, maglagay ng isang maliit, bukas na lalagyan, tulad ng isang mangkok o tasa, sa loob ng isang mas malaking lalagyan, tulad ng isang malaking mangkok o timba.
Hakbang 2. Punan ang maliit na lalagyan sa labi
Susunod, punan ang tubig ng mas maliit na panloob na lalagyan. Nais mong ang tubig ay kasing taas ng lalagyan nang hindi bubo. Mag-ingat ka dito! Kung nag-ula ka ng tubig, alisan ng laman ang mas malaking lalagyan bago subukang muli.
- Para sa mga layunin ng eksperimentong ito, okay lang na ipalagay na ang tubig ay may pangkalahatang density ng 1000 kilo / metro3. Maliban kung gumagamit ka ng tubig-dagat o isang ganap na magkakaibang likido, ang karamihan sa mga uri ng tubig ay may halos kapareho ng density ng halagang sangguniang ito kaya't ang isang maliit na pagkakaiba ay hindi magbabago sa aming mga resulta.
- Kung mayroon kang mga patak ng mata, maaari itong maging napaka kapaki-pakinabang para sa pagtaas ng antas ng tubig sa isang maliit na lalagyan.
Hakbang 3. Isubsob ang maliit na bagay
Susunod, maghanap ng isang maliit na bagay na magkakasya sa isang maliit na lalagyan at hindi masisira ng tubig. Hanapin ang masa ng bagay na ito sa mga kilo (baka gusto mong gumamit ng isang sukatan o balanse na maaaring tumagal ng gramo at i-convert ito sa mga kilo). Pagkatapos, nang hindi basa ang iyong mga daliri, dahan-dahan ngunit tiyak, isawsaw ang bagay sa tubig hanggang sa magsimula itong lumutang o mahawakan mo ito nang bahagya at pagkatapos ay pakawalan ito. Mapapansin mo na ang ilan sa tubig sa maliit na lalagyan ay bubuhos sa panlabas na lalagyan.
Para sa mga layunin ng aming halimbawa, ipagpalagay na isinasawsaw namin ang isang laruang kotse na may bigat na 0.05 kilo sa isang maliit na lalagyan. Hindi namin kailangang malaman ang dami ng kotseng ito upang makalkula ang buoyancy nito dahil makikita natin iyon sa susunod na hakbang
Hakbang 4. Kolektahin at bilangin ang nabuhos na tubig
Kapag pinalubog mo ang isang bagay sa tubig, inililipat nito ang ilan sa tubig - kung hindi man ay walang lugar na mailalagay ang bagay sa tubig. Kapag itinulak ng isang bagay ang tubig sa labas, ang tubig ay nagtulak pabalik, na lumilikha ng isang lakas na nagpapalakas. Kunin ang natapon na tubig mula sa isang maliit na lalagyan at ibuhos ito sa isang maliit na tasa ng pagsukat. Ang dami ng tubig sa panukat na tasa ay katumbas ng dami ng bagay na nakalubog.
Sa madaling salita, kung ang iyong bagay ay lumulutang, ang dami ng tubig na bubuhos ay katumbas ng dami ng bagay na nakalubog sa ilalim ng ibabaw ng tubig. Kung ang iyong bagay ay lumubog, ang dami ng tubig na bubuhos ay katumbas ng kabuuang dami ng bagay
Hakbang 5. Kalkulahin ang dami ng bubo na tubig
Dahil alam mo ang kakapal ng tubig at masusukat mo ang dami ng tubig na bubuhos sa panukat na tasa, mahahanap mo ang dami nito. Palitan lamang ang dami ng metro3 (makakatulong ang mga tulong sa online na conversion, tulad ng isang ito) at i-multiply ng density ng tubig (1,000 kilo / metro3).
Sa aming halimbawa, ipagpalagay na ang aming laruang kotse ay lumubog sa isang maliit na lalagyan at gumagalaw ng halos dalawang kutsara (0,0003 metro3). Upang hanapin ang dami ng aming tubig, paparami namin ito sa pamamagitan ng density nito: 1,000 kilo / metro3 × 0,0003 metro3 = 0.03 kilo.
Hakbang 6. Paghambingin ang dami ng bubo ng tubig sa masa ng bagay
Ngayong alam mo na ang dami ng bagay na iyong isubsob sa tubig at ang dami ng tubig na nag-ula, ihambing ang mga ito upang makita kung aling masa ang mas malaki. Kung ang dami ng isang bagay na nakalubog sa isang maliit na lalagyan ay mas malaki kaysa sa natapon na tubig, ang bagay ay lulubog. Sa kabilang banda, kung ang dami ng bubo ng tubig ay mas malaki, ang bagay ay lumulutang. Ito ang prinsipyo ng buoyancy sa eksperimento - upang lumutang ang isang bagay, dapat itong palitan ang isang dami ng tubig na may isang mas malaki sa masa ng mismong bagay.
- Kaya, ang mga bagay na may mababang masa ngunit malaking dami ay ang mga uri ng mga bagay na mas madaling lumulutang. Nangangahulugan ang pag-aari na ito na ang mga guwang na bagay ay madaling lumutang. Mag-isip ng isang kanue - ang kanue ay lumulutang nang maayos sapagkat ito ay guwang sa loob, kaya maaari itong lumipat ng maraming tubig nang hindi kinakailangang magkaroon ng isang malaking masa. Kung ang kanue ay hindi guwang (solid), kung gayon ang kanue ay hindi lumulutang nang maayos.
- Sa aming halimbawa, ang kotse ay may isang mas malaking masa (0.05 kilo) kaysa sa natapon na tubig (0.03 kilo). Sumasang-ayon ito sa nakikita namin: lumulubog ang mga kotse.
