Opwaartse kracht en de wet van Archimedes
Een voorwerp in een vloeistof ervaart een opwaartse kracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Dit verklaart drijven, zinken en schijnbaar gewichtsverlies.
De wet van Archimedes
De opwaartse kracht is gelijk aan ρ_vloeistof × V_verplaatst × g. Als de opwaartse kracht groter is dan het gewicht van het voorwerp, drijft het; anders zinkt het.
Drijven versus zinken
De gemiddelde dichtheid bepaalt het lot: voorwerpen die minder dicht zijn dan de vloeistof drijven met een deel van hun volume ondergedompeld totdat de verplaatste vloeistof hun gewicht evenaart.
Verken opwaartse kracht interactief
Plaats voorwerpen in een vloeistofzone, druk op Start en lees opwaartse kracht en verplaatsing live af terwijl dichtheid en volume veranderen.
De wet van Archimedes
Als een voorwerp in een vloeistof zit, duwt het wat vloeistof opzij — dit heet verdringing. De vloeistof duwt terug met een opwaartse kracht gelijk aan het gewicht van de verdrongen vloeistof. Als die opwaartse duw het eigen gewicht van het voorwerp kan evenaren, drijft het; als het voorwerp te zwaar is voor de vloeistof die het verplaatst, zinkt het.
F_b = ρ · V · g
- ρ — vloeistofdichtheid (kg/m³): de massa van de vloeistof per volume-eenheid
- V — verdrongen volume (m³): het volume vloeistof dat het voorwerp opzij duwt
- g — valversnelling (m/s²): de zwaartekrachtsversnelling die alles naar beneden trekt
Een blok duwt 0,002 kubieke meter water opzij. Water heeft een dichtheid van 1000 kilogram per kubieke meter. Met welke opwaartse kracht duwt het water terug?
- 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