Forca lundruese është një forcë e kundërt me gravitetin, e cila prek të gjitha objektet e zhytura në një lëng. Kur një objekt vendoset në një lëng, masa e objektit shtyp mbi lëngun (lëng ose gaz), ndërsa forca lundruese e shtyn objektin kundër gravitetit. Në terma të përgjithshëm, kjo forcë lundruese mund të llogaritet me ekuacionin Fa = Vt × × g, me Fa është forca lundruese, Vt është vëllimi i objektit të zhytur, është dendësia e lëngut dhe g është forca gravitacionale. Për të mësuar se si të përcaktoni lulëzimin e një objekti, shihni Hapin 1 më poshtë për të filluar.
Hapi
Metoda 1 nga 2: Përdorimi i Ekuacionit të Zhurmës
Hapi 1. Gjeni vëllimin e pjesës së zhytur të objektit
Forca lundruese që vepron mbi një objekt është proporcionale me vëllimin e objektit të zhytur. Me fjalë të tjera, sa më e madhe të jetë pjesa e ngurtë e zhytur e objektit, aq më e madhe është forca lundruese që vepron mbi objektin. Kjo do të thotë që objektet që janë zhytur në një lëng, kanë një forcë lundruese që e shtyn objektin lart. Për të filluar llogaritjen e forcës lundruese që vepron në një objekt, hapi juaj i parë është zakonisht të përcaktoni vëllimin e objektit të zhytur në lëng. Për ekuacionin e pluskimit, kjo vlerë duhet të jetë në metra3.
- Për një objekt të zhytur plotësisht në një lëng, vëllimi i zhytur është i barabartë me vëllimin e vetë objektit. Për objektet që notojnë mbi sipërfaqen e lëngut, llogaritet vetëm vëllimi nën sipërfaqe.
- Për shembull, supozoni se duam të gjejmë forcën lundruese që vepron në një top gome që noton mbi ujë. Nëse topi i gomës është një sferë e përsosur me një diametër 1 m dhe noton me gjysmën e saj të zhytur nën ujë, ne mund të gjejmë vëllimin e pjesës së zhytur duke gjetur vëllimin e përgjithshëm të sferës dhe duke u ndarë me dy. Meqenëse vëllimi i sferës është (4/3) (rreze)3, ne e dimë që vëllimi i sferës sonë është (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 metra3. 0, 524/2 = 0.262 metra3 lavaman.
Hapi 2. Gjeni dendësinë e lëngut tuaj
Hapi tjetër në procesin e gjetjes së lundrimit është përcaktimi i densitetit (në kilogram/metër3) të lëngut në të cilin është zhytur objekti. Dendësia është një masë e masës së një objekti ose substance në raport me vëllimin e tij. Nëse i jepen dy objekte me të njëjtin vëllim, objekti me densitet më të madh do të ketë më shumë masë. Sipas rregullit, sa më i madh dendësia e lëngut në të cilin është zhytur objekti, aq më e madhe është forca lundruese. Me lëngjet, zakonisht mënyra më e lehtë për të përcaktuar densitetin është thjesht ta shikoni atë në një material reference.
- Në shembullin tonë, topi ynë noton në ujë. Duke parë burimet akademike, mund të zbulojmë se uji ka një densitet prej përafërsisht. 1.000 kilogram/metër3.
- Dendësitë e tjera të lëngjeve të përdorura gjerësisht janë të listuara në burimet inxhinierike. Një nga listat mund të gjendet këtu.
Hapi 3. Gjeni forcën e gravitetit (ose ndonjë forcë tjetër në rënie)
Pavarësisht nëse një objekt zhytet ose noton në një lëng, ai gjithmonë ka një forcë gravitacionale. Në botën reale, konstanta e forcës në rënie është e barabartë me 9.81 Njuton/kilogramMe Sidoqoftë, në situatat kur forcat e tjera, të tilla si forca centrifugale, veprojnë mbi lëngun dhe objektin e zhytur në të, kjo forcë gjithashtu duhet të merret parasysh për të përcaktuar forcën neto në rënie për të gjithë sistemin.
- Në shembullin tonë, ne po punojmë me një sistem të zakonshëm, statik, kështu që mund të supozojmë se forca e vetme në rënie që vepron mbi lëngjet dhe objektet është forca e përgjithshme gravitacionale - 9.81 Njuton/kilogram.
- Sidoqoftë, çfarë nëse topi ynë, i cili po noton në një kovë me ujë, rrotullohet në një rreth në një drejtim horizontal me shpejtësi të madhe? Në këtë rast, duke supozuar se kova po rrotullohet aq shpejt sa uji dhe topi të mos derdhen, forca rënëse në këtë situatë do të rrjedhë nga forca centrifugale e krijuar nga lëkundja e kovës, jo nga graviteti i Tokës.
Hapi 4. Shumëzoni vëllimin × dendësinë × gravitetin
Nëse keni vlerën e vëllimit të objektit tuaj (në metra3), dendësia e lëngut tuaj (në kilogram/metër3), dhe forca e gravitetit (forca në rënie në sistemin tuaj), kështu që gjetja e lundrimit është shumë e lehtë. Thjesht shumëzoni këto tre vlera për të gjetur forcën lundruese në njutonë.
Le ta zgjidhim problemin tonë shembullor duke i lidhur vlerat tona në ekuacionin Fa = Vt × × g. Fa = 0.262 metra3 1.000 kilogramë/metër3 × 9.81 Njuton/kilogram = 2,570 Njuton.
Hapi 5. Shihni nëse objekti juaj noton duke e krahasuar lundurën me forcën gravitacionale
Duke përdorur ekuacionin e lundrimit, është e lehtë të gjesh forcën që shtyn një objekt lart dhe jashtë lëngut. Sidoqoftë, me pak përpjekje shtesë, është gjithashtu e mundur të përcaktohet nëse një objekt do të notojë ose fundoset. Thjesht gjeni forcën lundruese për të gjithë objektin (me fjalë të tjera, përdorni të gjithë vëllimin për vlerën e Vt), pastaj gjeni forcën gravitacionale që e shtyn atë poshtë me ekuacionin G = (masa e objektit) (9.81 metra/sekondë2) Nëse forca lundruese është më e madhe se forca gravitacionale, objekti do të notojë. Nga ana tjetër, nëse forca gravitacionale është më e madhe se forca lundruese, objekti do të fundoset. Nëse madhësitë janë të njëjta, objekti thuhet se noton.
-
Për shembull, themi se duam të dimë nëse një fuçi cilindrike prej druri me një masë 20 kilogramë dhe një diametër prej 0.75 m dhe një lartësi prej 1.25 m do të notojë në ujë. Ky problem do të përdorë disa hapa:
- Ne mund të gjejmë vëllimin me formulën për vëllimin e cilindrit V = (rrezja)2(i gjatë). V = (0, 375)2(1, 25) = 0.55 metra3.
- Tjetra, duke supozuar se madhësia e gravitetit është e zakonshme dhe ajo e ujit me densitet të zakonshëm, mund të gjejmë forcën lundruese të fuçisë. 0.55 metra3 × 1000 kilogramë/metër3 × 9.81 Njuton/kilogram = 5,395, 5 Njutonë.
- Tani, ne duhet të gjejmë forcën gravitacionale të fuçisë. G = (20 kg) (9.81 metra/sekondë)2) = 196.2 NjutonëMe Kjo forcë është më pak se forca lundruese, kështu që fuçi do të notojë.
Hapi 6. Përdorni të njëjtën qasje nëse lëngu juaj është një gaz
Kur punoni në problemet e lundrimit, mos harroni se lëngu në të cilin objekti është zhytur nuk duhet të jetë një lëng. Gazrat janë gjithashtu lëngje, dhe, megjithëse gazrat kanë një densitet shumë të ulët në krahasim me substancat e tjera, ato ende mund të mbajnë masa të caktuara të objekteve që notojnë në gaz. Një tullumbace e thjeshtë me helium është dëshmi për këtë. Për shkak se gazi në tullumbace është më pak i dendur se lëngu përreth (ajri i ambientit), balona noton!
Metoda 2 nga 2: Kryerja e një eksperimenti të thjeshtë të lundrimit
Hapi 1. Vendosni një tas të vogël ose filxhan brenda një tas më të madh
Me disa sende shtëpiake, është e lehtë të shohësh parimet e lundrimit në eksperiment! Në këtë eksperiment të thjeshtë, ne do të demonstrojmë se një objekt i zhytur përjeton një forcë lundruese sepse zhvendos një vëllim lëngu të barabartë me vëllimin e objektit të zhytur. Ndërsa e bëjmë këtë, ne gjithashtu do të demonstrojmë një mënyrë praktike për të gjetur forcën lundruese të një objekti me këtë eksperiment. Për të filluar, vendosni një enë të vogël, të hapur, të tillë si një tas ose filxhan, brenda një ene më të madhe, siç është një tas ose kovë e madhe.
Hapi 2. Mbushni enën e vogël deri në buzë
Tjetra, mbushni enën më të vogël të brendshme me ujë. Ju dëshironi që uji të jetë aq i lartë sa ena pa u derdhur. Kini kujdes këtu! Nëse derdhni ujë, zbrazni enën më të madhe para se të provoni përsëri.
- Për qëllimet e këtij eksperimenti, është mirë të supozohet se uji ka një densitet të përgjithshëm prej 1000 kilogram/metër3Me Nëse nuk përdorni ujë deti ose një lëng krejtësisht të ndryshëm, shumica e llojeve të ujit kanë pothuajse të njëjtën dendësi me këtë vlerë referimi, kështu që një ndryshim i vogël nuk do të ndryshojë rezultatet tona.
- Nëse keni pika sysh, kjo mund të jetë shumë e dobishme për ngritjen e nivelit të ujit në një enë të vogël.
Hapi 3. Zhyt objektin e vogël
Tjetra, shikoni për një objekt të vogël që do të futet në një enë të vogël dhe nuk do të dëmtohet nga uji. Gjeni masën e këtij objekti në kilogramë (mund të dëshironi të përdorni një peshore ose ekuilibër që mund të marrë gram dhe t'i shndërrojë ato në kilogram). Pastaj, pa i lagur gishtat, ngadalë por me siguri, zhyteni objektin në ujë derisa të fillojë të notojë ose mund ta mbani pak dhe më pas lëshojeni. Do të vini re se një pjesë e ujit në enën e vogël do të derdhet në enën e jashtme.
Për qëllimet e shembullit tonë, supozoni se ne zhytim një makinë lodër me një masë prej 0.05 kilogramë në një enë të vogël. Ne nuk kemi nevojë të dimë vëllimin e kësaj makine për të llogaritur lundrueshmërinë e saj sepse këtë do ta shohim në hapin tjetër
Hapi 4. Mblidhni dhe numëroni ujin e derdhur
Kur zhytni një objekt në ujë, ai zhvendos një pjesë të ujit - përndryshe nuk do të ketë vend për ta vënë objektin në ujë. Kur një objekt e shtyn ujin jashtë, uji shtyn prapa, duke krijuar një forcë lundruese. Merrni ujin e derdhur nga një enë e vogël dhe derdhni në një filxhan të vogël matës. Vëllimi i ujit në kupën matëse është i barabartë me vëllimin e objektit të zhytur.
Me fjalë të tjera, nëse objekti juaj noton, vëllimi i ujit që derdhet do të jetë i barabartë me vëllimin e objektit që është zhytur nën sipërfaqen e ujit. Nëse objekti juaj fundoset, vëllimi i ujit që derdhet është i barabartë me vëllimin e përgjithshëm të objektit
Hapi 5. Llogaritni masën e ujit të derdhur
Meqenëse e dini densitetin e ujit dhe mund të matni vëllimin e ujit që derdhet në kupën matëse, mund të gjeni masën e tij. Thjesht ndryshoni volumin në metra3 (ndihmat e konvertimit në internet, si ky, mund të ndihmojnë) dhe shumëzohen me densitetin e ujit (1.000 kilogram/metër3).
Në shembullin tonë, supozoni se makina jonë lodër zhytet në një enë të vogël dhe lëviz rreth dy lugë (0.0003 metra3) Për të gjetur masën e ujit tonë, do ta shumëzojmë me densitetin e tij: 1.000 kilogram/metër3 000 0.0003 metra3 = 0.03 kilogramë.
Hapi 6. Krahasoni masën e ujit të derdhur me masën e objektit
Tani që e dini masën e objektit që po zhytni në ujë dhe masën e ujit që është derdhur, krahasojini ato për të parë se cila masë është më e madhe. Nëse masa e një objekti të zhytur në një enë të vogël është më e madhe se uji i derdhur, objekti do të fundoset. Nga ana tjetër, nëse masa e ujit të derdhur është më e madhe, objekti do të notojë. Ky është parimi i lundrimit në eksperiment - në mënyrë që një objekt të notojë, ai duhet të zhvendosë një sasi uji me një masë më të madhe se masa e vetë objektit.
- Kështu, objektet me masë të vogël por vëllim të madh janë llojet e objekteve që notojnë më lehtë. Kjo pronë do të thotë që objektet e zbrazëta notojnë shumë lehtë. Imagjinoni një kanoe - kanoe noton mirë sepse është e zbrazët brenda, kështu që mund të lëvizë shumë ujë pa pasur nevojë të ketë një masë të madhe. Nëse kanoe nuk është e zbrazët (e ngurtë), atëherë kanoe nuk do të notojë siç duhet.
- Në shembullin tonë, makina ka një masë më të madhe (0.05 kilogramë) sesa uji i derdhur (0.03 kilogramë). Kjo pajtohet me atë që vërejmë: makinat fundosen.
