Kekuatan daya apung

Mari kita lakukan percobaan sederhana: mengambil bola karet meningkat sedikit dan "tertanam" dalam air. Jika kedalaman perendaman bahkan 1-2 meter, mudah untuk melihat bahwa volumenya berkurang, yaitu, di semua sisi bola akan mengganggu beberapa kekuatan. Hal ini biasanya mengatakan bahwa ada "bersalah" tekanan hidrostatik - Sebuah kekuatan fisik yang bekerja pada cairan stasioner tenggelam tubuh. Pasukan hidrostatik yang bekerja pada tubuh dari semua sisi, dan resultan mereka, yang dikenal sebagai gaya Archimedes, masih disebut ejeksi, yang sesuai dengan arah efeknya pada tubuh direndam dalam cairan.

Archimedes menemukan hukum-Nya murni eksperimental, dan justifikasi teoretis menunggu selama hampir 2.000 tahun sebelum Pascal menemukan hukum hidrostatika untuk cairan stasioner. Menurut hukum ini, tekanan ditularkan melalui cairan ke segala arah terlepas dari daerah di mana ia bekerja pada semua pesawat bounding cairan, dan nilainya sebanding dengan permukaan P dan S sepanjang hal tersebut normal. Pascal dibuka dan diperiksa hukum pada pengalaman di 1653. Menurut dia, pada permukaan tubuh direndam dalam cairan di semua sisi oleh tekanan hidrostatik.

Asumsikan bahwa kapal dengan air dalam bentuk tubuh yang tenggelam kubus kedalaman H ke L - jarak dari permukaan air ke wajah atas. Ketika ini batas bawah adalah untuk kedalaman H + L. Vektor gaya F1, yang bekerja pada wajah bagian atas diarahkan ke bawah dan F1 = r * g * H * S, di mana r - densitas cairan, g - percepatan gravitasi.

Kekuatan vektor F2, diberikan pada pesawat yang lebih rendah ke atas, dan nilainya diberikan oleh F2 = r * g * (H + L) * S.

Vektor dari gaya yang bekerja pada permukaan sisi yang saling seimbang, sehingga kemudian dikeluarkan dari pertimbangan. Apung kekuatan F2> F1 dan diarahkan dari bawah ke atas, dan melekat pada wajah bagian bawah kubus. Mendefinisikan nilai F-nya:

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

Perhatikan bahwa L * S - .. Apakah volume kubus V, dan m untuk r * g = p mewakili satuan berat cairan, maka berat rumus kekuatan Archimedean menentukan volume cairan sama dengan volume kubus, yaitu Inilah berat cairan yang dipindahkan oleh tubuh. Sangat menarik untuk berbicara tentang prinsip Archimedes' hanya mungkin untuk lingkungan, di mana ada gaya gravitasi - dalam kondisi tanpa bobot, hukum tidak bekerja. Akhirnya, rumus hukum Archimedes adalah sebagai berikut:

F = p * V, di mana p - cair berat jenis.

kekuatan Archimedean dapat dijadikan sebagai dasar untuk analisis tubuh apung. Kondisi untuk analisis adalah rasio berat badan dimuat Pm dan Pf cair berat dengan volume yang sama dengan volume tenggelam ke dalam tubuh cair. Jika Pm = Px, tubuh mengambang dalam cairan, dan jika Pr> Pf, tenggelam tubuh. Jika tidak, tubuh muncul sebagai gaya apung sama dengan berat bagian tersembunyi yang dikeluarkan dari badan air.

Prinsip Archimedes' dan penggunaannya memiliki sejarah panjang dalam teknologi, dimulai dengan contoh klasik dari penggunaan semua dikenal dan fasilitas untuk balon dan airships mengambang. Di sini memainkan peran yang gas mengacu pada keadaan materi yang mensimulasikan cukup cairan. Dengan demikian, dalam lingkungan pesawat ke benda kekuatan daya apung bertindak mirip sama dalam cairan. Upaya pertama untuk melaksanakan penerbangan balon udara mengambil Montgolfier bersaudara - mereka mengisi balon dengan asap hangat, sehingga berat dari seorang tahanan di sebuah balon udara kurang dari berat volume yang sama dari udara dingin. Ini adalah penyebab angkat, dan nilainya didefinisikan sebagai perbedaan dalam berat dari dua volume. Sebuah perbaikan lebih lanjut adalah balon burner, yang terus memanaskan udara di dalam balon. Jelas bahwa rentang bergantung pada panjang kompor. Kemudian airships digunakan untuk mengisi gas dengan berat jenis lebih rendah dari udara.