Saib lub davhlau ntawm lub zais pa thiab kev txav ntawm cov nkoj hauv hiav txwv, ntau tus neeg xav tias: dab tsi ua rau cov tsheb no nce mus rau saum ntuj lossis khaws cov tsheb no rau saum npoo dej? Lo lus teb rau lo lus nug no yog buoyancy. Cia wb mus saib nws nyob rau hauv tsab xov xwm.
Cov kua dej thiab cov siab zoo li qub hauv lawv
Kua yog ob lub xeev ntawm cov teeb meem: roj thiab kua. Qhov cuam tshuam ntawm ib qho tangential quab yuam rau lawv ua rau qee cov txheej txheem hloov mus rau lwm tus, uas yog, qhov teeb meem pib ntws.
Cov kua dej thiab cov pa roj muaj xws li cov khoom nruab nrab (molecules, atoms), uas tsis muaj qhov tseeb hauv qhov chaw, xws li, piv txwv li, hauv cov khoom khib nyiab. Lawv niaj hnub tsiv mus nyob txawv teb chaws. Hauv cov pa roj, qhov kev tawm tsam chaotic no hnyav dua li hauv cov kua. Raws li qhov tseeb tau sau tseg, cov kua dej muaj peev xwm kis tau lub siab ua rau lawv sib npaug ntawm txhua qhov kev qhia (Pascal txoj cai).
Vim tag nrho cov lus qhia ntawm kev txav mus los hauv qhov chaw sib npaug, tag nrho cov siab ntawm cov theem pibqhov ntim hauv cov kua dej yog xoom.
Qhov xwm txheej hloov pauv yog tias cov khoom hauv nqe lus nug tau muab tso rau hauv qhov chaw gravitational, piv txwv li, hauv lub ntiaj teb lub ntiajteb txawj nqus. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, txhua txheej ntawm cov kua los yog roj muaj ib tug tej yam hnyav uas nws nias rau hauv qab txheej. Lub siab no hu ua static pressure. Nws nce nyob rau hauv ncaj qha proportional rau qhov tob h. Yog li, nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm cov kua nrog ib tug ceev ρl, lub hydrostatic siab P yog txiav txim los ntawm cov mis:
P=ρlgh.
Ntawm g=9.81 m/s2- dawb poob acceleration ze ntawm peb ntiaj chaw.
Hydrostatic siab tau hnov los ntawm txhua tus neeg uas tau dhia ob peb meters hauv qab dej tsawg kawg ib zaug.
Tom ntej no, xav txog qhov teeb meem ntawm buoyancy ntawm tus piv txwv ntawm cov kua. Txawm li cas los xij, tag nrho cov lus xaus uas yuav muab tau kuj siv tau rau cov pa roj.
Hydrostatic siab thiab Archimedes txoj cai
Cia li teeb tsa qhov kev sim yooj yim hauv qab no. Cia peb coj lub cev ntawm cov duab geometric li niaj zaus, piv txwv li, lub voos xwmfab. Cia qhov ntev ntawm sab ntawm lub voos xwmfab yog a. Cia peb muab lub qhov cub no tso rau hauv dej kom nws lub ntsej muag sab saud yog qhov tob h. Lub tshuab nqus dej siab npaum li cas?
Txhawm rau teb cov lus nug saum toj no, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum xav txog tus nqi ntawm hydrostatic siab uas ua rau txhua lub ntsej muag ntawm daim duab. Pom tseeb, tag nrho lub siab ua haujlwm ntawm txhua sab ntawm lub ntsej muag yuav sib npaug rau xoom (qhov siab ntawm sab laug yuav raug them los ntawm lub siab ntawm sab xis). Lub siab hydrostatic ntawm lub ntsej muag sab saum toj yuav yog:
P1=ρlgh.
Lub siab no poob qis. Nws lub zog sib thooj yog:
F1=P1S=ρlghS.
Qhov S yog thaj tsam ntawm lub ntsej muag square.
Lub zog cuam tshuam nrog hydrostatic siab, uas ua rau lub ntsej muag hauv qab ntawm lub voos xwmfab, yuav muab sib npaug rau:
F2=ρlg(h+a)S.
F2 quab yuam yog nce mus. Tom qab ntawd lub zog tshwm sim kuj yuav raug coj mus rau sab saud. Nws lub ntsiab lus yog:
F=F2- F1=ρlg(h+a)S - ρlghS=ρlgaS.
Nco ntsoov tias cov khoom ntawm ntug ntev thiab thaj tsam ntawm lub ntsej muag S ntawm lub voos xwmfab yog nws ntim V. Qhov tseeb no tso cai rau peb rov sau cov qauv hauv qab no:
F=ρlgV.
Cov qauv no ntawm lub zog buoyancy hais tias tus nqi ntawm F tsis nyob ntawm qhov tob ntawm lub cev qhov kev xav. Txij li lub ntim ntawm lub cev V coincides nrog lub ntim ntawm cov kua Vl, uas nws hloov chaw, peb sau tau:
FA=ρlgVl.
Cov mis buoyancy force FA yog feem ntau hu ua lej qhia ntawm Archimedes txoj cai. Nws yog thawj zaug tsim los ntawm ib tug Greek philosopher thaum ub nyob rau hauv lub xyoo pua 3 BC. Nws yog kev cai los tsim Archimedes txoj cai raws li nram no: yog hais tias lub cev yog immersed nyob rau hauv ib tug dej tshuaj, ces ib tug vertically upward quab yuam ua rau nws, uas yog sib npaug zos rau qhov hnyav ntawm cov khoom raug tshem tawm los ntawm lub cev.tshuaj. Lub zog buoyant tseem hu ua lub zog Archimedes lossis lub zog nqa.
Kev ua haujlwm ntawm lub cev muaj zog rau hauv cov kua dej
Nws yog ib qho tseem ceeb kom paub cov zog no txhawm rau teb cov lus nug seb lub cev puas yuav ntab los yog tog. Feem ntau, tsuas muaj ob ntawm lawv:
- gravity or body weight Fg;
- booyancy force FA.
Yog Fg>FA, ces hais tias lub cev yuav ntog. Ntawm qhov tsis sib xws, yog Fg<FA, ces lub cev yuav lo rau ntawm cov khoom. Txhawm rau txhawm rau nws, koj yuav tsum siv lub zog sab nraud FA-Fg.
Hloov cov qauv rau lub npe rog rau hauv qhov tsis sib xws, ib tus tuaj yeem tau txais tus lej lej rau lub cev ntab. Nws zoo li no:
ρs<ρl.
Ntawm no ρs yog qhov nruab nrab ntawm lub cev.
Nws yog ib qho yooj yim los ua kom pom qhov tshwm sim ntawm cov xwm txheej saum toj no hauv kev xyaum. Nws yog txaus los nqa ob lub voos xwmfab hlau, ib qho yog khov thiab lwm qhov yog hollow. Yog koj muab lawv pov rau hauv dej, thawj tus yuav poob, thiab tus thib ob yuav ntab rau saum dej.
Siv buoyancy hauv kev xyaum
Txhua lub tsheb uas txav mus los lossis hauv qab dej siv lub hauv paus ntsiab lus Archimedes. Yog li, kev hloov ntawm cov nkoj yog xam raws li kev paub txog qhov siab tshaj plaws buoyancy quab yuam. Submarines hloovlawv qhov nruab nrab ntom ntom nrog kev pab ntawm cov khoom tshwj xeeb ballast, tuaj yeem ntab lossis tog.
Ib qho piv txwv ntawm qhov kev hloov pauv ntawm qhov nruab nrab ntawm lub cev yog kev siv lub tsho cawm neeg los ntawm ib tug neeg. Lawv nce qhov ntim tag nrho thiab tib lub sijhawm xyaum tsis hloov qhov hnyav ntawm tus neeg.
Qhov nce ntawm lub zais pa lossis helium-filled balloons saum ntuj yog qhov piv txwv tseem ceeb ntawm buoyant Archimedean quab yuam. Nws qhov tsos yog vim qhov sib txawv ntawm qhov ceev ntawm huab cua kub lossis roj thiab cua txias.
Qhov teeb meem ntawm kev xam lub zog Archimedean hauv dej
Lub pob hollow yog submerged hauv dej. Lub vojvoog ntawm lub pob yog 10 cm. Nws yog ib qho tsim nyog los suav cov buoyancy ntawm cov dej.
Yuav daws qhov teeb meem no, koj tsis tas yuav paub cov khoom siv lub pob yog dab tsi. Nws tsuas yog tsim nyog los nrhiav nws ntim. Cov tom kawg yog xam los ntawm cov mis:
V=4/3pir3.
Tom qab ntawd cov lus qhia rau kev txiav txim siab Archimedean quab yuam ntawm dej yuav raug sau ua:
FA=4/3pir3ρlg.
Hloov lub vojvoog ntawm lub pob thiab qhov ntom ntawm cov dej (1000 kg / m 3), peb tau txais tias lub zog buoyancy yog 41.1 N.
Teeb meem los piv Archimedean rog
Muaj ob lub cev. Qhov ntim ntawm thawj yog 200 cm 3, thiab qhov thib ob yog 170 cm3. Thawj lub cev tau muab tso rau hauv dej ntshiab ethyl cawv, thiab qhov thib ob hauv dej. Nws yog ib qho tsim nyog los txiav txim seb lub zog buoyant ua rau lub cev no zoo ib yam.
Cov tub rog Archimedean sib xws nyob ntawm qhov ntim ntawm lub cev thiab ntawm qhov ntom ntawm cov kua. Rau dej, qhov ceev yog 1000 kg / m 3, rau ethyl cawv nws yog 789 kg / m 3. Xam cov buoyancy quab yuam nyob rau hauv txhua lub kua siv cov ntaub ntawv no:
rau dej: FA=100017010-69, 81 ≈ 1, 67 N;
rau cawv: FA=78920010-69, 81 ≈ 1, 55 N.
Yog li, hauv dej, lub zog Archimedean yog 0.12 N ntau dua hauv cawv.
