Ang pwersa ni Archimedes

Maghimo kita og usa ka yano nga eksperimento: pagkuha sa usa ka mahuyang nga gipaubos nga bola sa goma ug "malumos" kini sa tubig. Kung ang giladmon sa pagtuslokan bisan sa 1-2 metros, nan kini sayon nga makita nga ang gidaghanon niini mokunhod, i.e. Gikan sa tanang bahin ang bola gipugngan sa usa ka pwersa. Kasagaran nga giingon nga ang presyur sa hydrostatic "sad-an" dinhi - usa ka pisikal nga analogo sa pwersa nga naglihok sa dili molihok nga mga likido sa usa ka lawas nga gilubong. Ang mga pwersa sa hydrostatic molihok sa lawas gikan sa tanang kiliran, ug ang resulta niini, nailhan nga Archimedian force, gitawag usab nga force buoyancy, nga katumbas sa direksyon niini sa aksyon sa lawas nga gilimpyohan sa likido.

Si Archimedes nag-abli sa iyang balaod nga eksperimento sa eksperimento, ug ang iyang pagtulon-an sa teoretikal gipaabot nga dul-an sa 2000 ka tuig sa wala pa nakit-an ni Pascal ang balaod sa hydrostatics alang sa usa ka fixed fluid. Sumala sa kini nga balaod, ang presyur gipasa pinaagi sa likido sa tanan nga direksyon, walay sapayan sa dapit diin kini naglihok, sa tanan nga mga eroplano nga nagbugkos sa likido, ug ang bili niini nga P maoy katumbas sa ibabaw sa ibabaw sa S ug gitumong sa normal niini. Gitun-an ug gisulayan ni Pascal kini nga balaod bahin sa kasinatian niadtong 1653. Sumala kaniya, ang presyur sa hydrostatic naglihok sa tanang mga nawong gikan sa lawas nga gilimpyohan sa likido.

Atong hunahunaon nga ang usa ka lawas nga porma sa usa ka cube nga may gilid nga L ngadto sa usa ka giladmon H natuslob sa usa ka sudlanan nga adunay tubig, ang gilay-on gikan sa ibabaw sa tubig ngadto sa ibabaw nga nawong. Ang ubos nga ngilit mao ang giladmon sa H + L. Ang vector sa pwersa nga F1 nga naglihok sa ibabaw nga nawong gitumong ngadto sa ubos ug F1 = r * g * H * S, diin ang r ang densidad sa likido, g ang acceleration tungod sa gravity.

Ang vector sa pwersa nga F2 nga naglihok sa ubos nga ayroplano gipunting sa itaas, ug ang bili niini gitino pinaagi sa ekspresyon nga F2 = r * g * (H + L) * S.

Ang mga vectors sa mga pwersa nga naglihok sa mga kilid nga mga kilid ang gibalanse, ug busa wala kini gihatagan og konsiderasyon sa umaabot. Ang pwersa sa Archimedean mao ang F2> F1 ug gitumong gikan sa ubos ngadto sa ibabaw, ug gigamit sa ubos nga bahin sa cube. Gihubit nato ang bili niini F:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

Hinumdomi nga ang L * S mao ang gidaghanon sa cube V, ug tungod kay ang r * g = p mao ang gibug-aton sa usa ka yunit sa likido, ang Arseded pwersa nga pormula nagtino sa gibug-aton sa gidaghanon sa pluwido nga sama sa gidaghanon sa cube, i.e. Mao kini ang gibug-aton sa fluid nga nawala sa lawas. Makapainteres sa pag-ingon nga ang balaod ni Archimed posible lamang alang sa usa ka palibot diin ang grabidad anaa - ubos sa zero gravity ang balaod dili molihok. Sa katapusan, ang pormula sa balaod ni Archimedes adunay mosunod nga porma:

F = p * V, diin ang p ang tino nga grabidad sa likido.

Ang pwersa sa Archimedean mahimong usa ka basehan sa pag-analisar sa paglangoy sa mga lawas. Ang kondisyon alang sa pagsusi mao ang ratio sa gibug-aton sa immersed body Pm ug ang gibug-aton sa liquid nga Pg nga adunay usa ka gidaghanon nga sama sa gidaghanon sa natubog nga bahin sa lawas. Kung Рт = Рж, unya ang lawas molutaw sa likido, ug kung ang Rt> Rj, unya ang lawas mahugno. Kay kon dili, ang lawas motumaw hangtud nga ang pwersa sa buoyancy katumbas sa gibug-aton sa tubig nga giduso sa nalumos nga bahin sa lawas.

Ang balaod ni Archimedes ug ang paggamit niini adunay taas nga kasaysayan sa teknolohiya, nagsugod sa klasikong ehemplo sa paggamit sa tanang nailhan nga mga crafts ug sa mga balloon ug airships. Ang papel dinhi gipatokar sa kamatuoran nga ang gas nagtumong sa usa ka estado sa butang nga hingpit nga nag-modelo sa fluid. Sa samang higayon, diha sa kahanginan sa kahanginan, ang pwersa sa Archimedian naglihok sa bisan unsang mga butang, susama sa usa ka likido. Ang unang paningkamot nga makalupad ang usa ka air balloon flight nga gihimo sa mga igsoon nga Montgolfier - napuno nila ang balon nga may mainit nga aso, tungod kay ang gibug-aton sa binilanggo sa balloon mas ubos kaysa gibug-aton sa sama nga gidaghanon sa bugnaw nga hangin. Mao kini ang hinungdan sa pagtan-aw sa pwersa sa pagbayaw, ug ang kadako niini gitino ingon nga kalainan sa gibug-aton niining duha ka tomo. Ang dugang pagpalambo sa mga balloon usa ka burner nga padayon nga gipainit ang hangin sulod sa bola. Tin-aw nga ang gilay-on nga paglupad nagdepende sa gidugayon sa burner. Sa ulahi, sa airships, ang usa ka gas nga adunay usa ka espesipikong gibug-aton nga gibug-aton kay sa hangin gigamit aron pun-on kini.