Γιατί το βάρος ενός αντικειμένου μειώνει το βυθισμένο σε ένα υγρό. Τι είναι η πυκνότητα σχέσης σε αυτή την πτυχή;
Όταν ένα αντικείμενο βυθίζεται σε ένα υγρό (υγρό ή αέριο), βιώνει μια δύναμη φουσκωτή που αντιτίθεται στο βάρος του. Αυτή η δυναμική δύναμη είναι ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο. Με άλλα λόγια, όσο πιο ρευστό μετατοπίζεται το αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη.
βάρος ενός αντικειμένου σε υγρό
Το βάρος ενός αντικειμένου σε ένα ρευστό είναι ίσο με τη διαφορά μεταξύ του βάρους του στον αέρα και της δυνητικής δύναμης που ενεργεί πάνω του. Αυτό μπορεί να εκφραστεί ως:
`` `
Βάρος σε υγρό =βάρος στον αέρα - δυναμική δύναμη
`` `
Ή
$$ w_f =w - b $$
όπου:
- W είναι το βάρος του αντικειμένου στον αέρα
- Το WF είναι το βάρος του αντικειμένου στο υγρό
- Το Β είναι η δυναμική δύναμη
Πυκνότητα και πλευστότητα
Η πυκνότητα ενός αντικειμένου ορίζεται ως μάζα ανά όγκο της μονάδας. Η πυκνότητα ενός υγρού ορίζεται επίσης ως μάζα ανά όγκο της μονάδας. Η σχέση μεταξύ πυκνότητας και πλευστότητας είναι ότι όσο πιο πυκνό είναι ένα αντικείμενο, τόσο λιγότερο θα επιπλέει σε ένα ρευστό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα πιο πυκνό αντικείμενο θα μετατοπίσει λιγότερο ρευστό, πράγμα που σημαίνει ότι η δύναμη που ενεργεί σε αυτό θα είναι μικρότερη.
Με άλλα λόγια, ένα αντικείμενο θα επιπλέει σε ένα υγρό εάν η πυκνότητα του είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα σκάφη επιπλέουν στο νερό, παρόλο που είναι κατασκευασμένα από υλικά που είναι πυκνότερα από το νερό. Το σχήμα του σκάφους του επιτρέπει να μετατοπίσει μια μεγάλη ποσότητα νερού, η οποία δημιουργεί μια φουσκωτή δύναμη που είναι μεγαλύτερη από το βάρος του σκάφους.
Εφαρμογές πλευστότητας
Η αρχή της πλευστότητας έχει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή, όπως:
- Σκάφη και υποβρύχια: Τα σκάφη και τα υποβρύχια επιπλέουν στο νερό επειδή η μέση πυκνότητα τους είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού.
- Μπαλόνια ζεστού αέρα: Τα μπαλόνια ζεστού αέρα επιπλέουν στον αέρα επειδή ο ζεστός αέρας μέσα στο μπαλόνι είναι λιγότερο πυκνό από τον κρύο αέρα έξω από το μπαλόνι.
- Υδρομμετρικά: Τα υδρομετρικά είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πυκνότητας των υγρών. Λειτουργούν επιπλέοντας στο υγρό και μετρώντας το βάθος στο οποίο βυθίζονται.
Η αρχή της πλευστότητας είναι μια θεμελιώδης έννοια στη μηχανική υγρών και έχει πολλές σημαντικές εφαρμογές στη μηχανική, την επιστήμη και την καθημερινή ζωή.
