Плавучесть это свойство погружённого в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше, то есть плавать.
Под плавучестью корабля понимают его способность оставаться на плаву при заданной нагрузке.
Эта способность характеризуется запасом плавучести, который выражается как процент объёма водонепроницаемых отсеков выше ватерлинии к общему водонепроницаемому объёму.
Что такое плавучесть
Часто можно заметить, что во время плавания наше тело чувствует легкость или при вынимании воды из колодца, ведро чувствует себя легче, когда оно частично или полностью погружено в воду.
Причина этого заключается в том, что наше тело испытывает силы, направленные вниз или противоположные направлению гравитационного притяжения.
Это приводит к снижению веса. Это одна из причин, по которой пластиковые шарики плавают на воде, а не тонут в воде из-за своего веса.
Восходящая сила, оказываемая жидкостью, противостоит весу предмета, погруженного в жидкость. Давление в нижней части объекта, погруженного в жидкость, всегда больше, чем вверху.
Разница в давлении жидкости приводит к возникновению чистой силы, направленной вверх, на объект. Эта восходящая сила называется Плавучестью. Необходимо понять плотность и относительность, чтобы полностью понять концепцию плавучести.
Плотность
Масса на единицу объема материала называется плотностью. Плотность используется для измерения того, насколько плотно упаковано вещество.
Плотность ρ = Масса/Объем=M/V
КГ-единица измерения S. I или плотности, тогда как g-единица измерения плотности C. G. S.
Относительная плотность: Отношение плотности вещества к отношению плотности воды называется относительной плотностью или удельным весом вещества.
Относительная плотность измеряется следующим образом:
Относительная плотность = Плотность вещества / Плотность воды
Относительная плотность это отношение вещества, имеющего аналогичные количества; поэтому для относительной плотности не существует единицы измерения.
Плавучесть-одна из основных причин, по которой объект плавает в воде или жидкости. Сила, действующая на жидкость, когда объект частично или полностью погружен в жидкость, может быть названа плавучестью.
Разница в давлении на противоположной стороне объекта-это силы выталкивания.
Ньютон (N) — единица измерения, используемая для описания плавучей силы.
Пример плавучести
Например: Когда тело находится в воде, некоторое количество воды вытесняется в воде из-за его веса. Это количество воды определяется исходя из плотности объекта, которая также связана с объемом.
Центр плавучести-это точка, где к объекту прикладывается сила.
Выталкивающая сила
Восходящая сила, действующая на объект, когда объект частично или полностью погружен в жидкость, называется Плавучей силой. Выталкивающая сила заставляет тело казаться легче при частичном или полном погружении в жидкость.
Объект имеет тенденцию погружаться, если плотность объекта больше плотности жидкости, в которую он погружен. Но если плотность объекта ниже плотности жидкости, в которую он погружен, то объект будет плавать.
Другими словами, если относительная плотность вещества меньше 1, вещество будет плавать в воде, тогда как, если относительная плотность вещества больше 1, вещество утонет в воде.
Формула плавучей силы
Fплав. = pVf
В этой формуле pVg — это плотность вытесненной жидкости, умноженная на объем вытесненной жидкости.
Плотность p = m/V, следовательно, m = pV.
Из этого мы знаем, что pVf- это масса вытесненной жидкости.
Мы также можем заменить pVf на m.
Таким образом, Fплав. = mfg
Сила выталкивания зависит от двух важных факторов:
1. Плотность жидкости, в которую он помещен.
2. Объем тела
Примеры плавучей силы
Подводная лодка:
Большой балластный резервуар на подводной лодке очень полезен для контроля ее положения и глубины.
Балластный резервуар позволяет воде попадать в подводную лодку при погружении в воду и увеличивать ее вес, превышающий плавучую силу.
Воздушный шар с Горячим воздухом:
Выталкивающая сила используется для подъема и перемещения воздушного шара. Воздух в атмосфере оказывает на объект выталкивающую силу.
Воздушный шар с горячим воздухом опускается, когда вес воздушного шара больше, чем сила выталкивания. Он становится устойчивым, когда сила выталкивания и вес воздушного шара одинаковы.
Корабль:
Общая плотность судна меньше, чем у моря, из-за полой конструкции судна. Объем воды, вытесняемой судном, придает кораблю равный вес. Сила плавучести велика, чтобы поддержать судно и заставить его плыть.
Рыба:
Большинство рыб используют принцип Архимеда, чтобы плавать в воде. Рыба, чтобы подняться и спуститься в воду, наполняет свой воздушный мешок или плавательный пузырь газами. Газы рассеиваются из их тела и делают их тело легче по весу. Это помогает рыбе подняться в воду.
Что влияет на плавучесть
1. Объем жидкости, в которую помещено вещество.
2. Плотность жидкости
3. Ускорение, вызванное гравитационной силой
Масса погруженного объекта и плотность погруженного объекта не влияют на плавучесть и силу выталкивания. Общая глубина погруженного объекта не влияет на плавучую силу.
Более глубокая глубина не окажет никакого влияния на плавучую силу. Давление в верхней и нижней частях объекта будет увеличиваться и уменьшаться с одинаковой скоростью, когда объект опускается или поднимается в жидкости.
Поэтому сила выталкивания остается неизменной даже тогда, когда объект погружается глубже в жидкость. Важно знать вес вытесненной жидкости, чтобы выяснить плавучую силу объекта.
Плавучее усилие объекта = вес жидкости, вытесненной объектом.
Очень важно понять плавучесть и плавучую силу, чтобы рассчитать и определить, будет ли объект тонуть или плавать при погружении в жидкость.
Пример решения задачи плавучести
Пример: Большой айсберг кубической формы с удельным весом 0,9 плавает в морской воде. Если часть айсберга над уровнем моря составляет 20 см, а удельный вес морской воды 1.025, определите объем айсберга.
Решение:
пусть сторона куба айсберга быть час.
Общий объем айсберга = объем погруженной части = (х -20) х теперь,
для флотации, вес айсберга = вес вытесненной воды в сторону айсберга составляет 164 сантиметра.
Таким образом, объем айсберга 4.41
ответ: 4.41