Откуда взялась плавучая сила? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Если я помещу куб в воду, сила в верхней части куба, F 1 будет равна Ahρ w g.
Где,
A = площадь поперечного сечения
h = высота наверху
ρ w = плотность воды
g = ускорение силы тяжести
Все это имело смысл, потому что эта нисходящая Сила (F 1 ) на самом деле является весом воды над кубом ... но откуда взялась восходящая сила? это противоположная сила веса куба? или что-то еще?

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/

Предположим, вы поместили куб на 10 см на один метр под воду.

Давление воды с четырех сторон взаимно компенсируется. Таким образом, куб испытывает разницу между противоположными давлениями на верхней и нижней поверхностях.

Верхнее давление $h g\times\rho_{water}.\times 100cm $

Давление на дне $(h+10cm)g\times\rho_{water}\times 100cm $

Это избыточное давление на нижней поверхности является плавучестью.

$$ Buoyancy = (h+10-h) g\times\rho\times 100cm = (10cm\times100cm)\times g\rho_{water} = cube.volume\times g\rho_{water} $$ Если его вес меньше веса куба, куб опустится на дно, но будет весить меньше. Если он больше, чем вес куба, он будет толкать куб над поверхностью воды, пока объем погруженной части не обеспечит достаточную плавучесть, чтобы поддерживать равновесие.

0 голосов
/
  • Вы успешно описали нисходящую силу на кубе, представляющую собой давление на его вершине из-за веса воды наверху.

  • Другая нисходящая сила - собственный вес куба.

  • Сила вверх приходит из воды ниже куба. Здесь давление немного больше, чем в верхней части куба, так как мы немного глубже. Это то, что называется плавучесть .

Если нисходящие силы вместе равны восходящей силе, то куб не двигается. Это было бы так, если бы плотность куба равнялась плотности воды. Затем он будет весить столько же, сколько и столько же (объем) воды.

Если его плотность на меньше (и, следовательно, его вес меньше), чем в этом сценарии равновесия, у нас внезапно появляется общая суммарная сила вниз. Сила вверх, обусловленная давлением на этой глубине, не изменяется. Так что теперь сила вверх больше, заставляя куб ускоряться.

Вы можете думать об этом эффекте плавучести как вызванном водой, которая действительно хочет переместиться куда-нибудь еще из-за давления. Если рядом находится что-то тяжелое, то отобрать этот тяжелый объект труднее, чем соседние молекулы воды. Если рядом находится что-то светлое (менее плотное, чем сама вода), молекулам воды легче оттолкнуть этот объект, чем оттолкнуть другие молекулы воды. Этот эффект наиболее сильный там, где давление самое сильное, которое будет на дне. Таким образом, чистый эффект является движением вверх.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...