شناوری و اصل ارشمیدس
جسمی در سیال، نیروی شناور رو به بالا معادل وزن سیال جابهجاشده احساس میکند. این شناوری، غرقشدن و کاهش وزن ظاهری را توضیح میدهد.
اصل ارشمیدس
نیروی شناور برابر است با ρfluid × Vdisplaced × g. اگر شناوری از وزن جسم بیشتر باشد، شناور میماند؛ وگرنه فرو میرود.
شناوری در برابر غرقشدن
چگالی میانگین سرنوشت را تعیین میکند: اجسام کمچگالتر از سیال، با بخشی از حجمشان زیر آب شناور میمانند تا سیال جابهجاشده با وزنشان برابر شود.
شناوری را تعاملی کاوش کنید
اجسام را در ناحیهٔ سیال بگذارید، Play را بفشارید و نیروی شناور و جابهجایی را با تغییر چگالی و حجم، زنده بخوانید.
اصل ارشمیدس
وقتی جسمی در سیال قرار میگیرد، مقداری سیال را کنار میزند — به این جابهجایی میگویند. سیال با نیرویی رو به بالا، برابر با وزن سیالِ جابهجاشده، پاسخ میدهد. اگر آن هلِ رو به بالا بتواند با وزن خود جسم برابر شود، شناور میماند؛ اگر جسم برای سیالی که جابهجا میکند خیلی سنگین باشد، فرو میرود.
F_b = ρ · V · g
- ρ — چگالی سیال (kg/m³): جرم سیال به ازای هر واحد حجم
- V — حجم جابهجاشده (m³): حجم سیالی که جسم کنار میزند
- g — شتاب گرانشی (m/s²): شتاب گرانشی که همه را پایین میکشد
قهوهای 0.002 متر مکعب آب را کنار میزند. چگالی آب 1000 کیلوگرم بر متر مکعب است. آب با چه نیروی شناوری پاسخ میدهد؟
- ρ = 1000 kg/m³
- V = 0.002 m³
- g = 9.8 m/s²
- F_b = ρ · V · g
- F_b = 1000 kg/m³ · 0.002 m³ · 9.8 m/s²
F_b = 19.6 N