Siła wyporu - zadania

SKOCZ DO:
prawo Archimedesa
siła wyporu zadanie 1
siła wyporu zadanie 2

Prawo Archimedesa jest podstawowym prawem hydrostatyki i aerostatyki. Tłumaczy ono dlaczego obiekty zanurzone w płynie o większej gęstości ρ[kg/m³] są lżejsze lub nawet pływają na powierzchni płynu. Za wspomniane zjawiska odpowiada siła wyporu F_w. Prawo Archimedesa obowiązuje zarówno dla gazów jak/i cieczy. Siła wyporu szeroko wykorzystywana jest w przyrodzie poprzez organizmy żywe. Przykładem jest unosząca się na powierzchni wody kaczka. Kaczka posiada w swoim organizmie bardzo duże pokłady tłuszczu, ponieważ tłuszcz ma gęstość mniejszą od gęstości wody pozwala to jej unosić się na powierzchni. Ryby również wykorzystują siłę wyporu. W przypadku ryb siła wyporu znajduje zastosowanie do regulacji głębokości zanurzenia. Ryby wykorzystują do tego celu pęcherz pławny, który jest narządem pozwalającym im na zmianę ciężaru właściwego. W technice zastosowanie siły wyporu jest bardzo szerokie, na przykładzie ryb można wnioskować zastosowanie jej w łodziach podwodnych. Poza zastosowaniem praktycznym siła wyporu jest również �zródłem błędu pomiarowego podczas pomiaru masy w atmosferze. W przypadku atmosfery ziemskiej błąd ten jest pomijalnie mały. Dla innych planet o innym składzie atmosfery i o innym przyśpieszeniu grawitacyjnym, błąd ten może mieć wartość znaczącą. Pomiar masy jest w ogólności pomiarem pośrednim ponieważ generalnie mierzony jest ciężar ciała G=m·g[N]. Ciężar ciała jest wektorem siły z jaką Ziemia bąd�z inna planeta przyciąga dane ciało. Znając wartość przyśpieszenia Ziemskiego można łatwo obliczyć masę → m=G/g[kg]. Każda masa wytwarza pole grawitacyjne, oznacza to, że każdy obiekt znajdujący się na Ziemi lub innej planecie również oddziałuje na nie siłą grawitacji.

prawo Archimedesa - wyprowadzenie

Wzór na siłę wyporu opisaną przez prawo Archimedesa wynika z ciśnienia hydrostatycznego
p_h=γ·h[Pa], gdzie
• p_h - ciśnienie hydrostatyczne [Pa]=[N/m²]
• γ - ciężar właściwy płynu [N/m³]
• h - wysokość słupa płynu [m]
W skutek ciśnienia hydrostatycznego na obiekt zanurzony w płynie działa parcie, które jest związane z ciśnieniem równaniem
P=p_h(h)·S[N], gdzie
• P - parcie (siła parcia cieczy) [N]
• p_h(h) - ciśnienie hydrostatyczne na danej wysokości(głębokości) w płynie[Pa]=[N/m²]
• S - powierzchnia obiektu na danej wysokości/głębokości [m²]

siła wyporu - wyprowadzenie

Objętość czubka góry lodowej - Prawo Archimedesa

Siła wyporu - objętość czubka góry lodowej.

Każdy słyszał powiedzenie "jest to czubek góry lodowej". W tym przykładzie podejdziemy do tego zagadnienia z punktu widzenia fizyki. W rozwiązanym tu zadaniu przy zastosowaniu prawa Archimedesa opisującego siłę wyporu wyznaczymy objętość czubka góry lodowej. Góra lodowa (lód - woda w stanie skupienia stałym) zanurzona jest w morzu (woda w stanie skupienia ciekłym). Ponad powierzchnią wody znajduje się czubek góry lodowej. Objętość góry lodowej wynosi V, objętość czubka góry lodowej wynosi V'. Znane są gęstości objętościowe ρ wody H₂O w stanie stałym → lód oraz wody H₂O w stanie ciekłym → ciecz. Woda w stanie skupienia stałym ma mniejszą gęstość niż w stanie skupienia ciekłym. Woda największą gęstość posiada w temperaturze t=3,8[°C]. W zadaniu wyznaczona zostanie wartość objętości czubka góry lodowej V' w odniesieniu do objętości całej góry lodowej V.

siła wyporu - zadanie 1

Siła wyporu walca zanurzonego w wodzie - Prawo Archimedesa

siła wyporu - zadanie 2