Как разликите в налягането на течността създават плаваемост?

Всички течности са течности, но интересно е, че не всички течности са течности. Всичко, което може да тече - като газ - е течност и може да създаде плаваща сила. Плаваемост се причинява, когато зони с по-високо налягане под даден предмет упражняват сила нагоре към зони с по-ниско налягане. Количеството плаваща сила, която упражнява течността, обаче се определя от обема на обекта и според принципа на Архимед.

Паскал и налягане

Преди да можете да разберете как разликите в налягането на течността могат да повлияят на плаваемостта, първо трябва да разберете как се държи налягането в течностите. Принципът на Паскал гласи, че когато налягането се промени на което и да е място в затворена система, това изменение на налягането ще се усети еднакво във всяка точка в тази система и във всички посоки. Този принцип е този, който позволява на хидравличните системи да функционират. Той също така диктува, че в тялото на течност, където няма допълнителни фактори, които влияят на налягането, налягането ще остане постоянно и равномерно. На Земята обаче обикновено има поне още една сила, която причинява вариация в налягането на течността и тази сила е гравитацията.

Дълбочина и разлика

Гравитацията дърпа надолу върху всичко, което има маса. Следователно, когато гравитацията тегли надолу върху тялото на течността, теглото на течността в горните части на тялото натрупвайте течността в долните части, създавайки степен на нарастващо налягане, докато се движите надолу в рамките на това течност. Например, ако се потопите дълбоко в езерото, ще почувствате нарастващ натиск в ушите си - и може би дори върху тялото си - колкото по-дълбоко се гмуркате. Ако спрете да плувате надолу, по-високото налягане под вас ще ви тласне обратно нагоре към зоната с по-ниско налягане. По този начин гравитацията е създала динамика на налягането, която диктува, че под потопения обект винаги ще има по-голямо налягане, отколкото над него.

Архимед и сума

Гръцкият философ и математик Архимед направи това разбиране за натиска още една стъпка напред и осмисли защо течността прилага определено количество възходяща сила към даден обект и го кара или да се издига и плава, или да му позволява мивка. Той определи, че възходящата сила е равна на теглото на водата, изместена от потопения обект. Например водата тежи един грам на кубични сантиметри. Ако потопите топка с обем от 25 кубически сантиметра, ще сте изместили 25 грама вода. Следователно получената плаваща сила върху тази топка ще бъде 25 нютона (нютоните са единици, които измерват силата). Тази плаваща сила винаги се основава на масата на изместената вода, а не на масата на обекта.

Плътност като Решител

Плътността в крайна сметка е факторът, който определя дали даден обект ще плава, ще потъне или ще остане неутрално плаващ в течност. Например, ако тази топка от 25 кубически сантиметра е куха и пълна с въздух, тя ще бъде по-лека от 25-те грама вода, която е изместила, и ще плава. Ако топката е направена от по-плътен материал, като желязо, тя може да е много по-тежка и да потъне бързо до дъното на водната маса. Ако потопите топка, която тежи точно 25 грама, обаче, плаващата сила няма да я изкара на повърхността, а просто да я предпази от потъване. Тази топка ще остане неутрално плаваща в тялото на течността, докато не бъде въздействана от външна сила.

  • Дял
instagram viewer