Ntau yam khoom ntawm cov khoom khib nyiab thiab cov kua dej uas peb cuam tshuam nrog hauv lub neej txhua hnub nyob ntawm lawv qhov ntom. Ib qho ntawm qhov tseeb thiab tib lub sijhawm yooj yim txoj hauv kev los ntsuas qhov ntom ntawm cov kua thiab cov khoom hauv lub cev yog hydrostatic hnyav. Xav txog seb nws yog dab tsi thiab lub hauv paus ntsiab lus ntawm lub cev ua haujlwm li cas.
Archimedes' Law
Nws yog txoj cai ntawm lub cev no uas tsim los ntawm kev hnyav hydrostatic. Raws li kev lig kev cai, nws qhov kev tshawb pom yog los ntawm Greek philosopher Archimedes, uas muaj peev xwm txheeb xyuas lub yas kub cuav yam tsis tau rhuav tshem nws lossis ua ib qho tshuaj ntsuam xyuas.
Nws tuaj yeem tsim txoj cai ntawm Archimedes raws li hauv qab no: lub cev rau hauv cov kua txav nws, thiab qhov hnyav ntawm cov kua hloov pauv yog sib npaug rau lub zog buoyancy ua rau lub cev vertically.
Ntau tus tau pom tias nws yooj yim dua los tuav cov khoom hnyav hauv dej dua li hauv huab cua. Qhov tseeb no yog ib qho kev qhia ntawm qhov kev txiav txim ntawm lub zog buoyancy, uas kuj yoghu ua Archimedean. Qhov ntawd yog, hauv cov kua, qhov pom tseeb qhov hnyav ntawm lub cev yog tsawg dua li lawv qhov hnyav tiag tiag hauv huab cua.
Hydrostatic siab thiab Archimedean quab yuam
Qhov ua rau lub zog buoyancy ua rau lub cev tag nrho tso rau hauv cov kua yog hydrostatic siab. Nws yog xam los ntawm tus qauv:
P=ρl g h
Qhov twg h thiab ρl yog qhov tob thiab ntom ntawm cov kua, feem.
Thaum ib lub cev rau hauv cov kua, cov cim siab ua rau nws los ntawm txhua sab. Tag nrho cov siab ntawm sab saum npoo hloov tawm mus rau xoom, tab sis cov kev ntxhov siab siv rau sab qis thiab sab saud yuav txawv, vim tias cov chaw no nyob ntawm qhov tob sib txawv. Qhov sib txawv no ua rau muaj zog buoyancy.
Raws li txoj cai ntawm Archimedes, ib lub cev rau hauv cov kua displaces qhov hnyav ntawm lub tom kawg, uas yog sib npaug rau lub zog buoyant. Tom qab ntawd koj tuaj yeem sau cov qauv rau lub zog no:
FA=ρl Vl g
Lub cim Vl txhais tau hais tias qhov ntim ntawm cov kua tawm ntawm lub cev. Pom tseeb, nws yuav sib npaug rau qhov ntim ntawm lub cev yog tias tom kawg tau muab tso rau hauv cov kua.
Lub zog ntawm Archimedes FAdepends on only two quantities (ρl and Vl). Nws tsis yog nyob ntawm qhov zoo ntawm lub cev lossis nyob ntawm nws qhov ntom.
Hydrostatic balance yog dab tsi?
Galileo tau tsim lawv thaum kawg ntawm lub xyoo pua 16th. Ib qho schematic sawv cev ntawm qhov nyiaj tshuav yog qhia hauv daim duab hauv qab no.
Qhov tseeb, cov no yog cov nplais zoo tib yam, lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm uas yog ua raws li qhov sib npaug ntawm ob lub levers ntawm tib qhov ntev. Nyob rau ntawm qhov kawg ntawm txhua lub lever muaj ib lub khob uas muaj peev xwm muab tso rau ntawm cov khoom loj. Ib tug nuv yog txuas rau hauv qab ntawm ib lub khob. Nws yog siv rau dai loads. Lub nplai kuj tuaj nrog lub khob khob lossis lub tog raj kheej.
Hauv daim duab, cov tsiaj ntawv A thiab B cim ob lub tog raj hlau ntawm qhov sib npaug. Ib tug ntawm lawv (A) yog hollow, lwm tus (B) yog khov. Cov cylinders no yog siv los ua kom pom Archimedes 'txoj cai.
Qhov sib npaug piav qhia yog siv los txiav txim siab qhov ntom ntawm cov khoom tsis paub thiab cov kua dej.
Hydrostatic hnyav method
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov nplai yog qhov yooj yim heev. Wb piav nws.
xav tias peb yuav tsum tau txiav txim siab qhov ntom ntawm qee yam khoom tsis paub uas muaj qhov tsis zoo. Ua li no, lub cev raug tshem tawm los ntawm tus nuv ntawm sab laug nplai thiab nws qhov hnyav yog ntsuas. Tom qab ntawd dej yog poured rau hauv lub khob thiab, muab lub khob nyob rau hauv ib tug suspended load, nws yog immersed nyob rau hauv dej. Lub zog Archimedean pib ua rau lub cev, taw qhia upwards. Nws ua rau muaj kev ua txhaum ntawm qhov sib npaug ntawm qhov hnyav dhau los. Txhawm rau rov qab qhov nyiaj tshuav no, nws yuav tsum tshem tawm qee qhov hnyav ntawm lub tais thib ob.
Paub qhov loj ntawm lub cev ntsuas hauv huab cua thiab dej, nrog rau kev paub qhov ntom ntawm qhov kawg, koj tuaj yeem suav qhov ntom ntawm lub cev.
Hydrostatic hnyav kuj tso cai rau koj los txiav txim qhov ntom ntawm cov kua tsis paub. Rau qhov noNws yog ib qho tsim nyog los ntsuas qhov hnyav hnyav uas txuas nrog rau tus nuv hauv cov kua uas tsis paub, thiab tom qab ntawd hauv cov kua uas nws qhov ceev yog qhov tseeb. Cov ntaub ntawv ntsuas tau txaus los txiav txim siab qhov ntom ntawm cov kua tsis paub. Wb sau cov qauv sib xws:
ρl2=ρl1 m2 / m 1
Ntawm no ρl1 yog qhov ntom ntawm cov kua paub, m1 yog ntsuas lub cev hnyav hauv nws, m 2 - lub cev hnyav hauv cov kua uas tsis paub, qhov ceev ntawm qhov (ρl2) yuav tsum tau txiav txim siab.
Kev txiav txim siab ntawm tus cuav kub cuav
Cia peb daws qhov teeb meem uas Archimedes daws tau ntau tshaj ob txhiab xyoo dhau los. Cia peb siv hydrostatic hnyav ntawm kub los txiav txim seb tus huab tais huab tais yog cuav.
Siv qhov sib npaug ntawm hydrostatic, nws tau pom tias lub kaus mom hauv huab cua muaj qhov hnyav ntawm 1.3 kg, thiab hauv dej distilled nws qhov hnyav yog 1.17 kg. Puas yog lub kaus mom kub?
Qhov sib txawv ntawm qhov hnyav ntawm lub kaus mom hauv huab cua thiab hauv dej yog sib npaug rau lub zog buoyancy ntawm Archimedes. Wb sau qhov sib npaug no:
FA=m1 g - m2 g
Cia peb hloov tus qauv rau FA rau hauv kab zauv thiab qhia qhov ntim ntawm lub cev. Txais:
m1 g - m2 g=ρl V l g=>
Vs=Vl=(m1- m 2) / ρl
Lub ntim ntawm cov kua uas hloov chaw Vl yog sib npaug rau lub ntim ntawm lub cev Vs
dej.
Paub qhov ntim ntawm cov yas, koj tuaj yeem yooj yim xam nws qhov ceev ρs siv cov qauv hauv qab no:
ρs=m1 / Vs=m 1 ρl / (m1- m2)
Hloov cov ntaub ntawv paub rau hauv qhov sib npaug no, peb tau txais:
ρs=1.31000 / (1.3 - 1.17)=10,000 kg/m3
Peb tau txais qhov ntom ntawm cov hlau uas lub yas yog ua los ntawm. Xa mus rau lub rooj ntom ntom, peb pom tias tus nqi no rau kub yog 19320 kg/m3.
Yog li, lub kaus mom hauv qhov kev sim tsis yog ua los ntawm cov kub ntshiab.
