La comprensión de la flotabilidad usando el principio de arquímedes
En física, El principio de Arquímedes dice que cualquier fluido ejerce una fuerza de empuje sobre un objeto total o parcialmente sumergido en ella, y la magnitud de la fuerza de flotación es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. Un objeto que es menos denso que el agua flota porque el agua que desplaza pesa más que el objeto hace.
Si alguna vez has tratado de empujar una pelota de playa bajo el agua, se ha sentido este principio en acción. Al empujar la pelota hacia abajo, empuja hacia arriba. De hecho, una gran bola de playa puede ser difícil de mantener bajo el agua. Como físico en un traje de baño, usted puede preguntarse, “¿Qué está pasando aquí?”
¿Cuál es la fuerza de flotación, Fsegundo, el agua ejerce sobre la pelota de playa? Para hacer más fácil este problema, decide considerar la pelota de playa como un cubo de la altura marido y la cara horizontal con área A. Por lo que la fuerza de empuje sobre la pelota de playa cúbico es igual a la fuerza en la parte inferior de la pelota de playa menos la fuerza en la parte superior:
Fflotabilidad = Ffondo - Fparte superior
Y porqué F = PENSILVANIA, se puede trabajar a presión en la ecuación con una sustitución sencilla:
Fflotabilidad = (Pfondo - PAGparte superior)UN
También puede escribir el cambio en la presión, PAGfondo - PAGparte superior, como delta PAG:
Tenga en cuenta que decir ah es el volumen del cubo. Multiplicando el volumen, V, por la densidad,
le da la masa de agua desplazada por el cubo, metro, para que pueda reemplazar
con metro:
Fflotabilidad = mg
Usted debe reconocer mg (Masa por la aceleración debida a la gravedad) como la expresión para el peso, por lo que la fuerza de flotabilidad es igual al peso del agua desplazada por el objeto que se está sumergiendo:
Video: Principio de Arquímedes - MasterD
Fflotabilidad W =agua desplazada
Esa ecuación resulta ser el principio de Arquímedes.
Video: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES-Interpretación Experimental...La CORONA DE ORO..???.wmv
Aquí está un ejemplo de cómo utilizar el principio de Arquímedes. Supongamos que los diseñadores de Acme Raft Company han contratado que les diga qué parte de su nueva balsa estará bajo el agua cuando se puso en marcha. Se puede ver la nueva balsa Acme en la figura.
La densidad de la madera utilizada en sus balsas es de 550 kilogramos / metro3, y la balsa es de 20 centímetros de alto.
Tienes que salir en el portapapeles y la razón de que para hacer la balsa del flotador, el peso de la balsa debe ser igual a la fuerza de flotación del agua ejerce sobre la balsa.
Decir la balsa es de altura marido y la superficie horizontal UN- que haría que su peso iguales a los siguientes:
Ahora ¿cuál es la fuerza de flotación que el agua ejerce sobre la balsa? La fuerza de flotación es igual al peso del agua que la parte sumergida de la balsa desplaza. Decir que cuando la balsa flotando, la parte inferior de la balsa es una distancia y submarino. A continuación, el volumen sumergido de la balsa es Sí. Eso hace que la masa del agua desplazada por la balsa iguales a los siguientes:
El peso del agua desplazada es sólo su masa multiplicada por gramo, la aceleración debida a la gravedad, por lo que la multiplicación de ambos lados de la ecuación por gramo le da el peso, Wagua desplazada, en el lado izquierdo de la ecuación. El peso de agua desplazada es igual a la siguiente:
Para la balsa para flotar, el peso del agua desplazada debe ser igual al peso de la balsa, por lo que establecer los valores para el peso balsa y el peso del agua iguales entre sí:
UN y gramo aparecen en ambos lados de la ecuación, por lo que se cancelan. La ecuación se simplifica a
Resolviendo para y le da la ecuación para la cantidad de la altura de la balsa está bajo el agua:
Video: Principio de Arquimedes - Archimedes Principle
La conexión de las densidades que indica la distancia que la balsa se sumerge en términos de altura de la balsa:
Video: Principio Arquimedes Final.flv
Eso significa que el 55 por ciento de la balsa estará bajo el agua. Así que si la balsa es de 20 centímetros (o 0,20 metros) de altura, cuánto está bajo el agua cuando está flotando? Puede conectar el valor para la altura de la balsa para encontrar la respuesta:
y = 0,550 (0,20 m) = 0,11 m
Así que 11 centímetros de altura de la balsa estarán bajo el agua.