Legea lui Arhimede este F = ρ.Vg. Înțelesul acestei legi este că un obiect scufundat într-un lichid va experimenta o forță ascendentă egală cu greutatea lichidului deplasat de obiect.
Cum poate o navă cu o încărcătură atât de grea să poată pluti pe ocean? La această întrebare veți primi răspuns atunci când înțelegeți principiile legii lui Arhimede. Următoarea este o explicație a semnificației legii Arhimede și exemple de rezolvare a problemelor legate de legea Arhimede.
Istoria legii lui Arhimede
Știi cine este Arhimede? Ce a descoperit Arhimede în timpul său?
Într-o zi, Arhimede a fost rugat de regele Hieron al II-lea să investigheze dacă coroana sa de aur a fost amestecată sau nu cu argint. Arhimede s-a gândit cu seriozitate la această chestiune. Până când s-a simțit foarte obosit și s-a aruncat în baia publică plină de apă.
Apoi, a observat că s-a revărsat apă pe podea și imediat a găsit răspunsul. S-a ridicat în picioare și a fugit până la casă gol. Când a ajuns acasă, i-a strigat soției: „Eureka! Eureka! " ceea ce înseamnă „Am găsit! Am gasit! " Apoi a făcut legea lui Arhimede.
Prin povestea lui Arhimede, putem vedea că principiul legii lui Arhimede se referă la forța de ridicare sau de flotabilitate a unui fluid (lichid sau gaz) împotriva unui obiect. Deci, cu forța de flotabilitate a unui obiect lichid, obiectele de diferite tipuri, datorită densității diferite, au o forță de flotabilitate diferită. Acest lucru l-a făcut pe Arhimede să poată răspunde la întrebările regelui și să demonstreze că coroana regelui Hieron II a fost orbită de un amestec de aur și argint.
Înțelegerea legii lui Arhimede
Legea lui Arhimede spune:
" Un obiect care este parțial sau complet scufundat într-un lichid va experimenta o forță ascendentă egală cu greutatea lichidului deplasat de obiect. "
Înțelesul cuvântului transferat în sunetul legii lui Arhimede este volumul de lichid care se revarsă, este apăsat astfel încât să pară că există o creștere a volumului atunci când un obiect este scufundat în lichid.
Cantitatea de lichid care este mișcat / presat are un volum egal cu volumul obiectului scufundat / scufundat în lichid. Astfel, conform Legii lui Arhimede, forța de flotabilitate (Fa) are aceeași valoare ca și greutatea lichidului (wf) care este deplasat.
Formulele Legii lui Arhimede
Aplicarea legii lui Arhimede este foarte utilă în mai multe vieți, cum ar fi determinarea momentului în care un submarin plutește, planează sau se scufundă. Ei bine, iată principiile de bază ale formulei legii Arhimede.
Citește și: 16 regate islamice în lume (COMPLET) + ExplicațieCând un obiect se află în fluid, atunci volumul lichidului este transferat egal cu volumul obiectului care se află în lichid. Dacă volumul lichidului transferat este V și densitatea fluidului (masa pe unitate de volum) este ρ, atunci masa fluidului transferat este:
m = ρ.V
Cantitatea de greutate a fluidului transferat este
w = mg = ρ.Vg
Conform principiului lui Arhimede, magnitudinea presiunii ascendente este egală cu greutatea obiectului în mișcare:
Fa = w = ρ.Vg
Dacă un sistem este în echilibru, acesta poate fi formulat
Fa = w
ρf.Vbf.g = ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informație:
m = masa (kg)
ρ = densitate (kg / m3)
V = volum (m3)
Fa = flotabilitate (N)
g = accelerație datorată gravitației (m / s2)
wf = greutatea obiectului (N)
ρf = densitatea fluidului (kg / m3)
Vbf = volumul obiectului scufundat în lichid (m3)
ρb = densitatea obiectului (kg / m3)
Vb = volumul obiectului (m3)
Flotant, plutitor și scufundat
Dacă un obiect este scufundat într-un lichid sau fluid, atunci există 3 posibilități care vor apărea, și anume plutirea, plutirea și scufundarea .
Obiect plutitor
Un obiect dintr-un lichid plutește dacă densitatea obiectului este mai mică decât densitatea lichidului (ρb <ρf). Când un obiect plutește, doar o parte din volumul obiectului este scufundată în lichid, în timp ce cealaltă parte este deasupra suprafeței apei într-o stare plutitoare. Astfel, volumul obiectului este împărțit în volumul obiectului care este scufundat și volumul obiectului care pluteste.
Vb = Vb '+ Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Deoarece doar o parte este scufundată într-un lichid, se aplică ecuația forței ascendente cu gravitația:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informație:
Vb '= volumul obiectului plutitor (m3)
Vbf = volumul obiectului scufundat în fluid (m3)
Vb = volumul întregului obiect (m3)
Fa = flotabilitate (N)
ρf = densitatea lichidului (kg / m3)
g = gravitație (m / s2)
Obiecte plutitoare
Obiectele din lichid plutesc atunci când densitatea obiectului este aceeași cu densitatea lichidului (ρb = ρf). Obiectul plutitor va fi între suprafața lichidului și fundul vasului.
Deoarece densitatea obiectelor și a lichidelor este aceeași, atunci:
FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g
Informație:
Fa = flotabilitate (N)
ρf = densitatea lichidului (kg / m3)
ρb = densitatea obiectului (kg / m3)
Vb = volumul obiectului (m3)
g = gravitație (m / s2)
Obiect scufundat
Când densitatea obiectului este mai mare decât densitatea lichidului (ρb> ρf ) , obiectul se va scufunda și va fi la baza vasului. Lege aplicabilă:
Fa = wu - wf
Într-un obiect scufundat, întregul volum al obiectului este scufundat în apă, astfel încât volumul de apă deplasat este egal cu volumul total al obiectului. Cu aceasta obținem relația ecuației forței de ridicare cu obiectul care se scufundă prin relația de masă.
Citește și: Cum să scrii recenzii de carte și exemple (cărți de ficțiune și non-ficțiune)ρf.Vb = mu - mf
Informație:
Fa = flotabilitate (N)
wu = greutatea obiectului în aer / greutatea reală (N)
wf = greutatea obiectului în lichid (N)
g = gravitație (m / s2)
Vb = volumul total al obiectului (m3)
ρf = densitatea apei (kg / m3)
mu = masa în aer (kg)
mf = masa în lichid (kg)
Exemplu al problemei legii lui Arhimede
Exemplu Problema 1
Densitatea apei de mare este de 1025 kg / m3, calculați volumul rocii scufundate în apa de mare dacă greutatea apei de mare deplasată de rocă este de 2 Newton!
Este cunoscut :
ρf = 1025 kg / m3
wf = 2 N
g = 9,8 m / s2
Se caută: piatră V. . . ?
Răspuns:
Greutatea apei de mare: w = mg
Flotabilitate: Fa = ρf. g. Vbf
Greutatea apei vărsate este egală cu flotabilitatea stâncii, deci poate fi scrisă
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
Deci, volumul de rocă scufundat este de 199,1 cm3
Exemplu problema 2
Un obiect cântărește 500 N în aer. Determinați densitatea obiectului dacă greutatea obiectului în apă este de 400 N și densitatea apei este de 1.000 kg / m3!
Este cunoscut :
wu = 500 N
wf = 400 N
ρa = 1000 Kg / m3
Dorit: ρb?
Răspuns:
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 = 5.000 kg / m3
Deci densitatea obiectului este de 5.000 kg / m3
Exemplu Problema 3
Determinați densitatea plutei dacă 75% din volumul plutei este scufundat în apă și densitatea apei este de 1 gram / cm3!
Este cunoscut :
ρf = 1 gr / cm3
Vf = 0,75 Vg
Se caută: ρg. . . ?
Răspuns:
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 1. (0.75Vg)
ρg = 0,75 gr / cm3
Deci densitatea dopului este de 0,75 gr / cm3
Exemplu problema 4
Un bloc are o densitate de 2.500 kg / m3 și în aer cântărește 25 de Newtoni. Determinați greutatea blocului în apă dacă densitatea apei este de 1000 kg / m3 și accelerația datorată gravitației este de 10 m / s2!
Este cunoscut :
ρb = 2.500 kg / m3
wu = 25 N
ρf = 1000 kg / m3
Dorit: wf?
Răspuns:
ρb / ρf = wu / Fa
(2500) / (1000) = 25 / Fa
2,5 Fa = 25
Fa = 25 / 2,5
Fa = 10 N
Când un obiect se scufundă, acesta se aplică:
Fa = wa-wf
10 = 25 - wf
wf = 25-10
wf = 15 N
Deci, greutatea blocului în apă este de 15 Newton
Referință : Eureka! Principiul Arhimede
