Wenn du in ein Schwimmbad tauchst, wird dein Körper wahrscheinlich auf natürliche Weise schweben, solange du schwimmst. Die Art und Weise, wie etwas wie Ihr Körper in einem Pool an die Oberfläche steigt, hängt zum Teil von der Auftriebskraft ab. Objekte unter Wasser erfahren diese Auftriebskraft, eine Auftriebskraft. Sie können dies auf sich selbst und andere Objekte wie Rohre anwenden und diese Prinzipien sogar zum Bau von Flößen verwenden.
Auftriebsrechner
Die Auftriebskraft wirkt einem Objekt entgegen, wenn es ins Wasser eintritt und lässt in dieser Aufwärtsrichtung Objekte wie Boote und Bojen schweben. Diese Kraft ergibt sich aus demhydrostatischer Druck, der Druck, den eine Flüssigkeit wie Wasser auf einen Gegenstand ausübt, wenn die Flüssigkeit ruht. Sie können einen Auftriebsrechner oder Gleichungen verwenden, um ihn zu messen.
Sie können die Auftriebskraft als Ergebnis des hydrostatischen Drucks messen als
F=rgV
für die Flüssigkeitsdichterin Einheiten von Masse/Volumen (z. B. kg/m3), Schwerkraftbeschleunigung
G(9,8 m/s2) und in Wasser eingetauchtes VolumenVAuftriebskraft F. berechnen.Sie können die Auftriebskraft, die der Gravitationskraft entgegenwirkt, aus der Masse des Wassers, das den Würfel umgibt, mal der Beschleunigung des of berechnenAuftriebskraft. Die Dichte von Wasser beträgt 1.000 kg/m²3, und da der Würfel zur Hälfte in Wasser eingetaucht ist, wirkt die Auftriebskraft auf die Hälfte des Würfelvolumens.
Dies bedeutet, dass die Masse des Wassers um den Würfel die Dichte mal das Volumen oder 1.000 kg/m² ist3 x 4,5 m²3, das sind 4.500 kg. Multiplizieren mit 9,8 m/s2 gibt Ihnen 44.100 N Auftriebskraft. Der Gegensatz von Auftriebskraft und Gravitationskraft bedeutet auch, dass ein Objekt schwimmt oder sinkt, je nachdem ob die Auftriebskraft die Gravitationskraft überwiegt oder nicht.
Auftrieb von versiegeltem PVC
Rohre aus Polyvinylchlorid (PVC) sind ein idealer Kandidat für den BauUnterwasser-Pipelines. Wenn Sie den Durchmesser eines vollständig unter Wasser befindlichen Rohrs kennen, können Sie das Gewicht des verdrängten Wassers pro Rohrlänge berechnen (Ww).
Diese Kraft-pro-LängeWwwird gegeben von
Ww=\pi d^2\times\frac{62.4}{4}
für Durchmesserddes Rohres. Der Wert 62,4 stellt das Gewicht des Wassers in Pfund pro Kubikfuß auf dem Rohr dar, ein praktisches Maß, um das Gewicht als Ergebnis der Länge zu bestimmen.
Ableitung des Auftriebs
Diese Gleichung erhalten Sie durch Ableitung der Auftriebskraft. Wenn Sie das Gewicht des Wassers in Pfund pro Kubikfuß auf dem Rohr kennen, können Sie die Kraft, die es auf das Rohr ausübt, schreiben, indem Sie es mit dem Volumen des Rohrs multiplizieren als62,4 x Voder62,4 x r2hafür den Radiusrder runden Basis und Höhe des Rohreshawie die Länge des Rohres.
Sie können den Radius als halben Durchmesser neu schreiben, oderd/2, so dass dieser Ausdruck zu. wird(d/2)2hx 62,4oderd2 h x 62,4/4.Schließlich können Sie diesen Ausdruck durch die Länge des Rohrs h dividieren, um einen Ausdruck für Kraft-pro-Länge zu erhaltenWwwied2 x 62,4/4.
Sie können eine vereinfachte Version der Gleichung für schreibenWwwieWw = 49,01 x d2 für eine Gleichung, die nur vom Durchmesser abhängt. Mit dieser Methode zum Ermitteln eines Faktors des Wassergewichts in Pfund pro Kubikfuß an einem Rohr können Sie auch Werte für andere Arten von Rohren, damit Sie Gleichungen erstellen können, die diesen Faktor (62,4) nur für das ändern, was Sie untertauchen müssen Wasser.
PVC-Rohrfloß
Denken Sie daran, wie bei allen Auftriebskräften, die Kraft, die Wasser oder eine Flüssigkeit auf ein Objekt ausübt, hängt von der Geometrie des Objekts und davon ab, wie viel davon tatsächlich in Wasser eingetaucht ist. Schwimmdock-Pläne können diese Gleichungen nutzen, um zu bestimmen, welche Art von Material am besten für den Bau geeignet ist.
Der Bau eines PVC-Rohrfloß kann die Auftriebskraft nutzen, die auf PVC-Rohre ausgeübt wird, die teilweise in Wasser eingetaucht sind. Sie können Ihr eigenes PVC-Rohrfloß bauen, indem Sie Grundmaterialien von etwa 84" oder 6" von Schedule 40 PVC, Bauschaum, Dichtungsmaterial und Sperrholzplatten verwenden.