veszel egy csónakot a víz, lebeg le az indiai folyó a meleg napsütésben. De elgondolkodott már azon, hogy ez a hajó hogyan marad a víz tetején? Különösen, ha figyelembe vesszük a súlyát?
a föld kétharmadát víz borítja. A világ nagyon kicsi lenne, ha csak földet érnénk. Tehát hogyan lehet ezeket a nehéz mesterségeket használni a víz tetején lebegni? Kezdjük az alapokkal.
mi a hajó?
a hajó olyan jármű, amely úszhat vagy mozoghat egy víztömegen, például óceánon, folyón vagy tavon. Vagy saját erejével mozog, általában motor segítségével, vagy olyan elemek energiájával, mint a szél, a hullámok vagy a nap.
a legtöbb hajó részben a vízen, részben a víz felett mozog. Néhány hajó képes felemelni és mozogni a víz tetején, mint a légpárnás hajók és a szárnyashajók. Mások teljesen a víz alatt mozognak, mint a tengeralattjárók és a tengeralattjárók vagy a kis tengeralattjárók.
tehát mi a különbség, amely lehetővé teszi számukra ezt?
miért úsznak a hajók (vagy nem)
minden hajó nem süllyed el a felhajtóerő, az úszó cselekedet révén. Az objektumok sűrűsége az, ami arra kényszeríti, hogy lebegjen vagy elsüllyedjen. Egy tárgy sűrűsége az,hogy mekkora egy bizonyos térfogata. Ha a tárgy sűrűbb, mint a víz, amelyben van, akkor elsüllyed. Ha a tárgy kevésbé sűrű, mint a víz, amelyben van, akkor lebeg. Az objektum mérete nem releváns. Például egy arany gyűrű elsüllyed, ha vízbe teszi, de egy futballpálya méretű műanyagdarab lebeg. A felhajtóerő alapszabálya, hogy egy tárgy elsüllyed, ha súlya meghaladja a pontosan azonos vízmennyiséget.
a felhajtóerő típusai
háromféle felhajtóerő létezik: pozitív, negatív és semleges. A pozitív felhajtóerő azt jelenti, hogy az objektum lebeg. A negatív felhajtóerő azt jelenti, hogy az objektum elsüllyed. A semleges felhajtóerő azt jelenti, hogy az objektum közepes mélységben lebeg, úszó vagy süllyedés nélkül.
Gondolj egy tengeralattjáróra. A tengeralattjárónak ballaszttartályai vannak, amelyek vizet vagy levegőt vesznek fel, hogy szükség szerint emelkedjenek és csökkenjenek. Ha a tartályok teljesen levegővel vannak feltöltve, akkor a felszín felé lebeg, mert a tartályok súlya kisebb, mint az azonos vízmennyiség. Ha a tartályok részben levegővel vannak feltöltve, akkor közepes mélységben lebeg, úszó vagy süllyedés nélkül. Ha a tartályok teljesen vízzel vannak feltöltve, a tengeralattjáró az aljára süllyed.
míg egy tengeralattjáró a víz tetején vagy a víz alatt van, a legtöbb hajó részben úszik, részben pedig elsüllyed saját súlya és súlya szerint. Minél nagyobb a két súly, annál alacsonyabb a vízben. A hajók azonban csak annyi súlyt tudnak ellenállni, mielőtt elsüllyednének.
Archimédész elve
Archimédész görög matematikus a felhajtóerő atyja. Először jött a válasz lebegés valamikor a harmadik században ie. A legenda szerint azt a feladatot kapta, hogy kiderítse, hogy a királynak készített korona tömör arany volt-e, vagy egy olcsó hamisítvány, amely részben arany és ezüst keverékéből készült. A legenda legnépszerűbb változata azt mondja, hogy Arkhimédész fürdött, és észrevette, hogy a vízszint emelkedik, amikor belemerült a kádba. Ezután rájött, hogy ha ledobja az aranykoronát a fürdőkádba, az kiszorítja vagy “kiszorítja” az oldal saját vízmennyiségét, hatékonyan megkönnyítve ezzel egy összetett tárgy térfogatának mérését.
rájött, hogy a korona lemérésével könnyen meg tudja határozni annak sűrűségét, és összehasonlíthatja azt az arannyal. Az objektumok sűrűsége a tömege osztva a térfogatával. Ha a korona sűrűsége alacsonyabb lenne, mint az arany, a korona hamis lenne.
később Arkhimédész előállt híres fizikai törvényével, amelyet ma Archimédész elvének neveznek. Ez a törvény kimondja, hogy amikor valami vízben nyugszik, felfelé vagy felhajtóerőt érez, amely megegyezik a víz súlyával, amelyet félrelök vagy kiszorít. Ha a tárgy teljesen vízbe merül, akkor hatékonyan elveszíti súlyát.
ezért tűnik úgy, hogy a tárgyak kevesebb súlyt nyomnak a víz alatt, mint amikor szárazföldön vannak. Példa erre, ha gumibúvár téglát vesz, egy téglát, amellyel edzeni szoktak egy medencében, a víz alatt könnyebbnek érzi magát, mint amikor a felszínre kerül. Segítséget kapsz a víz alatti felhajtóerőtől.
legközelebb, amikor a 321 Boat Club hajóján vagy, és azon tűnődsz, miért tudsz úszni, csak emlékezz a felhajtóerő fogalmára és Arkhimédész elvére.