Γιατί ένα αντικείμενο υποβρύχιο αισθάνεται ελαφρύτερο από ό, τι είναι στον αέρα;

Δυνάμεις

Όταν ένα αντικείμενο είναι βυθισμένο σε υγρό (υγρό ή αέριο), βιώνει μια ανοδική δύναμη που ονομάζεται πιπέρι. Αυτή η δύναμη είναι ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο. Με άλλα λόγια, η ποσότητα του νερού που εκτοπίζεται από ένα αντικείμενο καθορίζει πόση έντονη δύναμη ενεργεί σε αυτό.

Η δύναμη φουσκωτή ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση βαρύτητας και μειώνει το φαινόμενο βάρος του αντικειμένου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αντικείμενα που βυθίζονται στο νερό αισθάνονται ελαφρύτερα από ό, τι κάνουν στον αέρα.

Το μέγεθος της δυνητικής δύναμης δίνεται από:

$$ b =\ rho_ {fluid} vg $$

όπου:

- Το Β είναι η δυναμική δύναμη

- ρ_ {fluid} είναι η πυκνότητα του υγρού

- V είναι ο όγκος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο

- Το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας

Πυκνότητα

Η πυκνότητα είναι ένα μέτρο για το πόσο θέμα είναι συσκευασμένο σε έναν ορισμένο τόμο. Όσο περισσότερο έχει ένα αντικείμενο, το πυκνότερο είναι. Για παράδειγμα, ο μόλυβδος είναι πυκνότερος από το νερό, ενώ ο αέρας είναι λιγότερο πυκνός από το νερό.

Όταν ένα αντικείμενο είναι βυθισμένο σε ένα υγρό, η φουσκωτή δύναμη δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση του βάρους του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο. Εάν το αντικείμενο είναι πυκνότερο από το υγρό, το βάρος του εκτοπισμένου υγρού είναι μικρότερο από το βάρος του αντικειμένου και το αντικείμενο βυθίζεται. Εάν το αντικείμενο είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό, το βάρος του εκτοπισμένου υγρού είναι μεγαλύτερο από το βάρος του αντικειμένου και το αντικείμενο επιπλέει.

Στην περίπτωση ενός αντικειμένου που βυθίζεται στο νερό, η φουσκωμένη δύναμη είναι μεγαλύτερη από το βάρος του αντικειμένου επειδή η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα των περισσότερων αντικειμένων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αντικείμενα αισθάνονται ελαφρύτερα όταν βυθίζονται στο νερό.

Εφαρμογές πνεύμονας

Η αρχή της δυναμικής δύναμης έχει πολυάριθμες εφαρμογές στην καθημερινή ζωή και την τεχνολογία. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν:

- Πλοία και υποβρύχια:Η φουσκωμένη δύναμη που ενεργεί σε πλοία και υποβρύχια τους κρατά στη ζωή στο νερό. Τα πλοία έχουν σχεδιαστεί για να έχουν μεγάλο όγκο και χαμηλή πυκνότητα, έτσι ώστε η δύναμη να είναι μεγαλύτερη από το βάρος του πλοίου.

- Μπαλόνια ζεστού αέρα:Τα μπαλόνια ζεστού αέρα ανεβαίνουν στον αέρα επειδή ο ζεστός αέρας μέσα στο μπαλόνι είναι λιγότερο πυκνό από τον κρύο αέρα έξω από το μπαλόνι. Η δυναμική δύναμη που ενεργεί στο μπαλόνι είναι μεγαλύτερη από το βάρος του μπαλονιού, προκαλώντας την αύξηση του.

- Υδρομμετρικά:Τα υδρομομετρικά είναι όργανα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πυκνότητας των υγρών. Λειτουργούν μετρώντας το βάθος στο οποίο βυθίζονται σε ένα υγρό. Όσο πιο πυκνό είναι το υγρό, τόσο λιγότερο το υδρόμετρο θα βυθιστεί.

- Υποβρύχια κατάδυση:Η δύναμη πνεύμονα παίζει σημαντικό ρόλο στην υποβρύχια καταδύσεις. Οι δύτες φορούν βάρη για να εξουδετερώσουν τη δύναμη της πνεύμονας και να διατηρήσουν τον εαυτό τους βυθισμένα. Η ποσότητα του απαιτούμενου βάρους εξαρτάται από την πυκνότητα του σώματος του δύτη και την πυκνότητα του νερού.