Denizin dibindeki bir nesne hala kaldırma kuvveti ile karşılaşır mı? [kapalı]


11

Bu yüzden, yüzdürmenin gerçekleştiğini anlıyorum, çünkü sıvı, bu resimde olduğu gibi, bir nesnenin altından yukarıdakilere kıyasla daha büyük miktarlarda basınç uygular. resim açıklamasını buraya girin

Benim sorum şu: Ya nesne kabın dibine zorlanırsa, altında sıvı kalmaz. Mantık, altında sıvı yoksa, yukarı itecek hiçbir şey yoktur. Peki, bu nesne hala kaldırma kuvveti ile karşılaşır mı? Evet ise, neden?

edit: ilginç bazı cevaplar birbirleriyle katılmıyorum görmek için. Dikkat edilmesi gereken bir şey - ders kitabı yüzdürme göre, hidrostatik basınç nedeniyle meydana gelen bir kuvvet - nesnelerin yoğunluğu ile ilgisi yok. O zaman söyleyenler yüzdürme yaşayacaktır çünkü daha az yoğun olduğu için yanlış sanırım, yüzdürme değil.


Bu çok güzel bir soru! Cevabım için fasulye kutusunun suda yüzeceğini varsaydım (yüzdürme deneyimi). Ve kenar kasasını önce kabın yere bastırıldığını soruyorsunuz.
rul30

1
evet bundan bahsediyorum
M. Wother


2
Bu soruyu konu dışı olarak kapatmak için oy kullanıyorum çünkü bu, fiziksel yasaların teorik bir uç vakasıyla ilgili gibi görünüyor ve fizik yığın değişiminde (bunun kopya olduğu) daha uygun olacaktır. Sorulan soru, gerçek dünya uygulamalarına veya sorunun mühendislik yönlerine odaklanmış gibi görünmüyor.
JMac

1
Yorumlar uzun tartışmalar için değildir; bu görüşme sohbete taşındı .
Air

Yanıtlar:


4

Evet, dibe battığında kutunuzun hala kaldırma kuvveti olacaktır.

Daldırma derinliğinden bağımsız olarak, herhangi bir nesne, altta tutulduğunda bile yer değiştirdiği suyun ağırlığına eşit kilo kaybeder. Hidrostatik basıncı kaldırma kuvveti ile karıştırırsınız.

Hidrostatik basınç, teneke kutuyu bile ezebileceği bir noktaya kadar derinlikle artacaktır. Ancak su tarafından teneke kutuya uygulanan kaldırma kuvveti aşağı yukarı aynı kalır, çünkü su neredeyse sıkıştırılamaz olduğundan yoğunluğu aşağı yukarı aynıdır sığ ve derin sularda. Dolayısıyla, yer değiştiren su tabanda aynı ağırlıkta olacak ve yüzdürme kuvveti aynı olacaktır.


3
Neden inişler?
Wossname

2
Sitenin kalitesi üzücü yansıma. Yüzdürme, sonsuza dek batırılmış ve bir köprü için bir dayanak görevi gören bir beton parçasına bile olur. Temel yüklerini hesaplamak için suyun ağırlığını çıkaracaksınız.
kamran

1
% 100 doğru. Aşağı doğru yerçekimi kuvveti ile sonuçta meydana gelen hidrostatik basınç arasındaki net fark "kaldırma kuvveti" dir. Nesne mutlu bir şekilde sallanan yüzeydeyken, yüzdürme olmaz. Nesne yüzeyin üzerine zorlanırsa, yerçekimi kazanır, eğer aşağıya zorlanırsa, her iki kuvvet eşit olana kadar kaldırma kuvveti kazanır. Havuzun dibine yapışan yüzdürme nesnesinin yüzdürme yaşamayacağına dair herhangi bir öneri saçmalıktır!
Donald Gibson

3
Bu analizde, sorunun noktasını göz ardı eden bir sorun var . Olduğunda altındaki hidrostatik kuvvet var mı yok bunun altındaki su? Bu gerçekten bunu ele almıyor gibi görünüyor ve sadece "kaldırma kuvveti aynı çünkü hidrostatik basınçtaki fark aynı" diyor; ancak bu sorunun odaklandığı uç durumu ele almazsınız; aşağıda su olmadıkları zaman. İlk etapta sıvı olmadan nasıl hidrostatik basınç gösterebileceğinizi açıklamıyorsunuz .
JMac

1
@AsymLabs Yüzdürmenin ardındaki matematiği tarif ediyorsunuz; ama bunun neden kendini gösterdiğini görmezden geliyor. Kaldırma kuvveti, bir cisim üzerindeki hidrostatik kuvvetlerin dengesi nedeniyle vardır; ve artan derinlikte artan basınç. Hidrostatik kuvvetten etkilenen herhangi bir kapalı yüzey için; vücutta tam bir yüzdürme elde ederiz. Sıvıyla hidrostatik temastan çıkarılan yüzeyleri olan bir nesne durumunda; artık basıncın etki ettiği kapalı bir yüzey değildir; ve dolayısıyla yüzdürme, batık bir cisimle aynı şekilde naif olarak uygulanamaz.
JMac

2

Evet olacak - nesnenin kapladığı alan etrafındaki sıvıdan daha hafiftir, bu yüzden yükselmek ister.

Banyosun dibine bir topu itmekle aynı - orada kalıyor mu?

Düzenleme: Topun şeklinin tüm farkı yarattığını söyleyenler için: plastik bir içi boş küple (havayla dolu) deneyin, böylece küp yüzeye düz olarak yerleştirilebilir ...


1
bu kolaylık değil, soru bir kutu ile ilgilidir, "mükemmel" bir kutu yukarı doğru baskı kuvveti olmaz. Bir top ile örnek gerçekten fark yaratan şeydir. Çünkü bir top dibe sadece küçük bir alanla temas eder.
18

@ rul30 sonra içi boş bir plastik küp ile deneyin ...
Güneş Mike

1
rul30'un bahsettiği gibi - Teorik olarak mükemmel bir şekil ve teorik bir senaryodan bahsediyorum. Gündelik nesnelerin hepsinde küçük delikler ve kanallar ve şeyler var (tahmin ediyorum)
M.Wother

1
Ne fark eder ki? Ders kitabına göre yüzdürme kuvvetinin nesnenin yoğunluğu ile bir ilgisi yok, sadece hacmi
M.Wother

1
@ M.Wother Doğru okuyorsanız, ders kitabınız yanlış demektir. bir cismin battığını veya yükselip yükselmediğini belirleyen, aynı hacimdeki çevre sıvının kütlesine kıyasla, nesnenin belirli bir hacmi başına kütledir - hacim başına kütle yoğunluk tanımıdır.
AsymLabs

2

SolarMike'ın neden yanıtını sildiğinden emin değilim. Kutuyu yere tutan tek şey (deniz açısından "gururlu"), vakum kuvveti, yani masaya mükemmel bir sızdırmazlık varsa, kutuyu masadan kaldırmanızı önleyen aynı basınçtır.
Kutunun yoğunluğu çevredeki sıvının yoğunluğundan daha az olduğu sürece kaldırma kuvveti yaşayacaktır. Varolan karıştırmayın kuvvet ile net kuvvet . Suyun kutu altında akmasına izin veren bir kanal olduğunda, suyun derinlikteki delta basıncı, kutunun yüzeye yükselmesine neden olur. ( Yoğunluk değil basınç ve derinlik meselesidir ). Wikipedia sayfasında gösterildiği gibi, kutunun altındaki basınç (su basıncı) kutunun üstündeki basınçtan daha büyüktür, böylece kutuyu yükselmeye zorlar. Bu basınç farkı, kutu gurur duyduğunda bile vardır; sadece kutuyu yere tutan bir vakum oluşması durumunda ortaya çıkacak baskı eksikliği . Yani, toplamda, kutu her zaman kaldırma kuvveti görür.


1
"masaya mükemmel mühür." Olarak bir vantuz demek
joojaa

@joojaa tam olarak
Carl Witthoft

1
@CarlWitthoft Başkalarının anlamasını sağlayamadığım için sildim - şimdi sildim. Kaldırma kuvveti ile noktayı daha iyi hale getirdiniz.
Güneş Mike


1
"Kutunun yoğunluğu çevreleyen sıvının yoğunluğundan daha az olduğu sürece kaldırma kuvveti yaşayacaktır." Bu sadece tüm taraflar gerçekten bir hidrostatik kuvvet yaşıyorsa geçerli olmalıdır. Anlayabildiğim kadarıyla sorunun amacı; " orada herhangi bir sıvıya izin vermezseniz ne olur ". Bu, bu özel durumu ele almıyor ya da en azından ikna edici bir şekilde, bu şekilde çalışacağını iddia etmenin ötesinde değil.
JMac

1

Bu soru teorik / akademik bir durumdur.

Sudaki bir vücut iki güç yaşayacaktır:

  1. Su ile temas eden tüm yüzeylere etki eden basınç
  2. Vücudun kütlesine etki eden yerçekimi

Üzerinde Artikel kaldırma kuvveti üzerinde Wikipedia aşağıdaki denklemler set-up nasıl çok iyi açıklıyor. Bu makale ayrıca kaldırma kuvveti tanımını şu şekilde vermektedir:

Fizikte, yüzdürme veya yukarı itme , daldırılmış bir nesnenin ağırlığına karşı çıkan bir sıvı tarafından uygulanan yukarı doğru bir kuvvettir .

(Okuyucu, yerdeki bir vücudun hala daldırılıp batırılmadığına karar vermelidir.)

Kaldırma kuvveti, , vücudun tüm yüzeyi ( üzerindeki stres (burada: basınç), entegre edilerek hesaplanabilir :FBσA

FB=σdA

Dalmış bir vücut için Gauss teoremini kullanabilirsiniz . Bu, alan integralini bir hacim integrali ile değiştirebileceğiniz anlamına gelir. Ancak, bu uç durumda, gövdenin aera-integrali "kapalı" değildir. Kutu zemine oturduğunda, kutunun alt tarafında su (basınç) yoktur (ayrıca Physics'teki açıklamaya bakınız. SE 1 , 2 ).

Bu, kenar kasası için, vücudun toprağa temas ettiği anlamına gelir, hacim integraline dayanan denklemi kullanmak mümkün değildir:

FB=ρVdisplacedg

Kaldırma kuvveti hesaplamanın tek yolu basınç vektörlerini vücudun yüzeyine entegre etmektir.
Bu, mükemmel bir düz zemin ve mükemmel bir aera-integral olabilir:

FB=pattopofcanAtop

Net kuvvet (kaldırma kuvveti ve çekim kuvveti):

Fnet=pattopofcanAtopmcang

İster bu durumda tartışılması gereken yüzdürme ihtiyaçları çağrılmalıdır.FB

Çok benzer bir etki termallerdir . Güneş ışığı yerdeki havayı ısıtırken, su altındaki nesnenizde olduğu gibi yoğunluğu azalır, böylece savaş havası balonunun altında daha yüksek bir yoğunluğa sahip hiçbir şey yoktur. Yüzdürme elde etmek için düşük yoğunluklu alanın altına biraz daha yüksek yoğunluklu sıvı getiren bu kararlı sistem bir rahatsızlığa ihtiyacınız vardır. Aşağıdaki şekilde buradan adımları göstermektedir. termal resimleri


Katılmıyorum - kutuyu yere tutan tek şey (deniz açısından "gururlu") vakum gücüdür. Kutunun yoğunluğu çevredeki sıvının yoğunluğundan daha az olduğu sürece kaldırma kuvveti yaşayacaktır.
Carl Witthoft

@CarlWitthoft lütfen sorunun kutunun altında su olmadığı teorik kenar durumu için olduğunu gözlemleyin.
rul30

1
@ rul30 argümanlarınız hiç mantıklı değil! Aşağı doğru yerçekimi kuvveti ile sonuçta meydana gelen hidrostatik basınç arasındaki net fark "kaldırma kuvveti" dir. Nesne mutlu bir şekilde sallanan yüzeydeyken, yüzdürme olmaz. Nesne yüzeyin üzerine zorlanırsa, yerçekimi kazanır, eğer aşağıya zorlanırsa, her iki kuvvet eşit olana kadar kaldırma kuvveti kazanır. Havuzun dibine yapışan yüzdürme nesnesinin yüzdürme yaşamayacağına dair herhangi bir öneri saçmalıktır! - Donald Gibson 31 Ocak, 2:26
Donald Gibson

1
Biraz endişeliyim ki bu cevap doğrudan yapılan konuya değiniyor gibi görünüyor.
JMac

1
@CarlWitthoft "Vakum kuvveti" nedir? Bir şeye vakum uygulandığında elde ettiğiniz kuvvet , o yerde baskı olmamasıdır ; ve baskı her yerde. Vakumun kendisi kuvvetin nereden sağlandığı değildir. Yüzmemesinin nedeni, aşağıdaki hidrostatik basınçtan kurtulmanızdır; basınç dengesinde bir değişikliğe neden olmak; Şimdi yukarı doğru yerine aşağı bakacak şekilde genellikle hidrostatik basınç altında kapalı bir yüzey elde edersiniz.
JMac
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.