Forca buoyancy

Le të bëjmë një eksperiment të thjeshtë: të marrë një top të vogël të fryra gome dhe "ngulitura" në ujë. Nëse thellësi zhytje është edhe 1-2 metra, ajo është e lehtë për të parë se vëllimi i saj është reduktuar, pra, në të gjitha anët topi do të rekrutues disa fuqi. Kjo zakonisht është thënë se ka "fajtor" shtypja hidrostatike - Një Forcat fizik që vepron në lëngjet e trupit stacionare zhytur. Forcat hidraulike që veprojnë në trup nga të gjitha anët, dhe rezultues i tyre, i njohur si forca Arkimedi, ende quhet nxjerrje, i cili korrespondon me drejtimin e efektit të tij mbi trupin e zhytur në një lëng.

Arkimedi zbuluar ligji i tij thjesht eksperimentale, dhe justifikimi i tij teorik pritur për gati 2000 vjet para Pascal zbuloi ligjin e hydrostatics për lëngshme stacionare. Sipas këtij ligji, presioni transmetohet nëpërmjet lëngjeve në të gjitha drejtimet, pavarësisht të zonës në të cilën ajo vepron në të gjitha rrafshet bounding të lëngshme, dhe vlera e saj është proporcionale me sipërfaqe P dhe S përgjatë to normal. Pascal hapur dhe kontrolluar ligjin në përvojën në vitin 1653. Sipas tij, në sipërfaqen e një trupi të zhytur në të lëngshme në të gjitha anët nga presioni hidrostatik.

Marrin se enë me ujë, në formën e një trupi të zhytur kubike thellësi H deri L - distancën nga sipërfaqja e ujit në fytyrë lartë. Kur kjo i ulët i detyruar është për një H thellësi + L. F1 force vector, që vepron në sipërfaqen e sipërme të është drejtuar poshtë dhe F1 = r * g * H * S, ku r - densitet të lëngshme, g - nxitimi e gravitetit.

Forca vector F2, ushtruar në planin e poshtme lart, dhe vlera e saj jepet nga F2 = r * g * (H + L) * S.

Vektorët e forcave që veprojnë në sipërfaqet anësore reciprokisht të balancuar, kështu që më pas përjashtuar nga shqyrtimi. Buoyancy forca F2> F1 dhe drejtuar nga fund të lartë, dhe të bashkangjitur në fytyrë e poshtme të kubike. Definimi F saj Vlera:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

Re se L * S - .. është vëllimi i një kubike V, dhe m r * g = p përfaqëson një njësi fluide peshe, atëherë pesha formula e forcës Archimedean përcakton volumi i fluid të barabartë me volumin e kubike, p.sh. Kjo është pikërisht pesha e lëngshme zhvendosur nga trupi. Është interesante për të folur për parim Arkimedi ' është e mundur vetëm për mjedisin, ku ka forca e gravitetit - në kushtet e peshës, ligji nuk punon. Së fundi, formula e ligjit të Arkimedit është si vijon:

F = p * V, ku p - gravitet specifik likuid.

Forca Arkimedit mund të shërbejë si bazë për analizën e organeve buoyancy. Gjendja për analizën është raporti i organit peshe ngarkuar Pm dhe PF lëngshme peshe me një vëllim të barabartë me volumin e zhytur në trupin e lëngshme. Nëse Pm = Px, trupi lundrues në të lëngshme, dhe në qoftë se Pr> Pf, e mbytet trupit. Përndryshe, trupi del si forca e gjallë është e barabartë me peshën e pjesës derdhet recessed të trupit me ujë.

Parimi i Arkimedit "dhe përdorimi i saj ka një histori të gjatë në teknologji, duke filluar me shembullin klasik të përdorimit të gjithë të njohur dhe të objekteve të balona dhe aeroplanët lundrues. Këtu ka luajtur një rol që gazi i referohet një gjendje të materies që është simulon mjaft fluide. Kështu, në mjedis me ajër të ndonjë force buoyancy objekt vepron ngjashme njëjtë si në të lëngshme. Përpjekjet e para për të kryer fluturim tullumbace e ajrit morën vëllezërit Montgolfier - ata mbushën një tullumbace me tym të ngrohtë, në mënyrë që pesha e një të burgosuri në një tullumbace e ajrit të ishte më pak se pesha e të njëjtin vëllim të ajrit të ftohtë. Ky ishte shkaku i ashensor, dhe vlera e saj ishte përcaktuar si diferenca në peshën e dy vëllime. Një përmirësim i mëtejshëm ishte balona ndezjes, e cila vazhdimisht nxehet ajri brenda tullumbace. Është e qartë se varg varur në gjatësinë e ndezjes. Më vonë në aeroplanët e përdorur për mbushjen e një gaz me një gravitet specifik më pak se ajo e ajrit.