Quando si immerga un oggetto come una gomma ducky in acqua, l'oggetto sperimenta una forza verso l'alto uguale al peso dell'acqua che ha spostato. Questa regola è chiamata principio di Archimede. Fondamentalmente, ciò implica che gli oggetti meno densi dell'acqua galleggia, mentre gli oggetti che sono più densi di acqua affonderà. È possibile applicare alcuni matematica semplice e principio di Archimede per risolvere diversi tipi di densità e problemi di galleggiamento.
Istruzioni
• Determinare la densità del fluido in cui l'oggetto è sommerso. In genere, questa informazione verrà dato a voi nel problema a meno che il fluido è acqua, nel qual caso esso ha una densità di 1 grammo per centimetro cubo a temperatura ambiente.
• Determinare le dimensioni dell'oggetto e utilizzare questi per impostare un'equazione per il suo volume.
Si supponga, ad esempio, si è dato il seguente problema: una chiatta a fondo piatto, rettangolare sta galleggiando nell'acqua. Pesa 500 kg a vuoto; è lunga 10 metri, 5 metri di larghezza e 2 metri di altezza dal fondo a trincarino. Quanto carico potrebbe aggiungere alla barca prima che il livello dell'acqua è salito sopra la falchetta? (Si supponga che l'acqua ha la stessa densità di acqua pura).
La prima cosa che noterete è che la chiatta è rettangolare - di conseguenza, il suo volume deve essere la lunghezza x larghezza x altezza. Il volume della parte sommersa sarà, pertanto, lunghezza x larghezza x altezza sommerso anche. Questo può essere abbreviato volume sommerso = LWH, dove H è altezza.
• Moltiplicare la densità del fluido per il volume della parte sommersa dell'oggetto per trovare la massa dell'acqua spostata, poi moltiplicare la massa dell'acqua spostata da 9.81 m/s ^ 2, la gravità standard.
Esempio continuata: sai il volume sommerso è come segue: Vs = LWH,
di conseguenza, moltiplichi questo per la densità dell'acqua. La densità dell'acqua è di circa 1 grammo per centimetro cubo. Ci sono 100 ^ 3 centimetri cubici in un metro cubo, quindi la densità dell'acqua è 100 ^ 3 grammi per il tester cubico o (100 ^ 3) / 1000 kg per metro cubo = 1000 kg per metro cubo. La nuova equazione, quindi, è la seguente: massa dell'acqua spostata = LWH x 1000 kg/m ^ 3; e il peso dell'acqua spostata = LWH x 1000 kg/m ^ 3 x 9.81 m/s ^ 2.
• Risolvere per qualsiasi incognite nella tua equazione.
Esempio continuato: in questo esempio, si desidera scoprire quale sarà la forza capace di galleggiare quando l'altezza della parte sommersa della barca è uguale altezza della barca. Per fare ciò, si collega L, W e H nell'equazione hai trovato all'inizio, come segue: peso dell'acqua spostata = (10 m) x (5m) x (2 m) x (1000 kg/m ^ 3) x (9.81 m/s ^ 2) = 981000 Newton.
Ora sai che la massa della barca a questo punto sarà uguale a questo peso diviso per la costante di gravità standard, 9.81 m/s ^ 2, quindi se 981000 N è diviso da 9.81 m/s ^ 2, si ottiene quanto segue: massa = 100.000 kg.
Questa è la massa massima della barca prima sua gunwale sarà sott'acqua. La barca ha una massa di 500 kg a vuoto, quindi la massa massima del carico sarà 100.000-500 = 99.500 chilogrammi.
• Ricordo due equazioni utili che hai utilizzato per risolvere questo problema. È possibile utilizzare queste equazioni per risolvere anche altri problemi come questo: peso di un oggetto o del liquido spostato = massa x 9,81 m/s ^ 2; e forza capace di galleggiare su oggetto = peso dell'acqua ha spostato = volume dell'acqua spostata x densità dell'acqua = volume dell'oggetto sommerso x densità dell'acqua.
Si noti che, come sempre di più l'oggetto diventa sommerso, aumenta la forza capace di galleggiare su di esso. Una volta che la forza capace di galleggiare su di esso è uguale il suo peso, cesserà di affondare o salire e rimanere a livello. Se l'oggetto pesa sempre più che l'acqua sposta, tuttavia, affonderà dritto verso il basso.