Πώς να υπολογίσετε την πλευστότητα για έναν σωλήνα

Όταν βουτάτε σε πισίνα, το σώμα σας πιθανότατα θα επιπλέει όσο συνεχίζετε να κολυμπάτε. Ο τρόπος με τον οποίο το σώμα σας σε μια πισίνα ανεβαίνει στην επιφάνεια εξαρτάται εν μέρει από την πλευστή δύναμη. Τα υποβρύχια αντικείμενα βιώνουν αυτήν την ανοδική δύναμη, μια ισχυρή δύναμη. Μπορείτε να το εφαρμόσετε στον εαυτό σας και σε άλλα αντικείμενα, όπως σωλήνες, ακόμη και να χρησιμοποιήσετε αυτές τις αρχές για την κατασκευή σχεδιών.

Η πλευστή δύναμη αντιτίθεται σε ένα αντικείμενο καθώς εισέρχεται στο νερό και, σε αυτήν την ανοδική κατεύθυνση, επιτρέπει σε αντικείμενα όπως βάρκες και σημαντήρες να επιπλέουν. Αυτή η δύναμη προκύπτει από τουδροστατική πίεση, η πίεση που ασκεί ένα υγρό σαν νερό σε ένα αντικείμενο όταν το υγρό είναι σε ηρεμία. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια αριθμομηχανή πλευστότητας ή εξισώσεις για να τη μετρήσετε.

Μπορείτε να μετρήσετε την πλευστή δύναμη ως αποτέλεσμα της υδροστατικής πίεσης ως

για την πυκνότητα υγρούρσε μονάδες μάζας / όγκου (όπως kg / m

Μπορείτε να υπολογίσετε την πλευστή δύναμη που αντιτίθεται στη βαρυτική δύναμη ως η μάζα του νερού που περιβάλλει τον κύβο επί την επιτάχυνση τουπλευστή δύναμη. Η πυκνότητα του νερού είναι 1.000 kg / m³και, επειδή ο κύβος βυθίζεται στα μισά του νερού, η πλευστή δύναμη δρα στο μισό του όγκου του κύβου.

Αυτό σημαίνει ότι η μάζα του νερού γύρω από τον κύβο είναι η πυκνότητα επί τον όγκο, ή 1.000 kg / m³ x 4,5 μ³, που είναι 4.500 κιλά. Πολλαπλασιάζοντας αυτό με 9,8 m / s² σας δίνει 44.100 N άνωσης. Η αντίθεση της πλευστικής δύναμης και της βαρυτικής δύναμης σημαίνει επίσης ότι ένα αντικείμενο επιπλέει ή βυθίζεται ανάλογα με το αν η πλευστική δύναμη υπερτερεί της βαρυτικής δύναμης ή όχι.

Οι σωλήνες πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) είναι ένας ιδανικός υποψήφιος για χρήση κατά την κατασκευήυποβρύχιοι αγωγοί. Εάν γνωρίζετε τη διάμετρο ενός σωλήνα που είναι πλήρως βυθισμένος υποβρύχιος, μπορείτε να υπολογίσετε το βάρος του νερού που μετατοπίζεται ανά μήκος σωλήνα (WW​).

Αυτή η δύναμη ανά μήκοςWWδίνεται από

για διάμετρορετου σωλήνα. Η τιμή 62,4 αντιπροσωπεύει το βάρος του νερού σε λίβρες ανά κυβικό πόδι στο σωλήνα, μια εύχρηστη μέτρηση για τον προσδιορισμό του βάρους ως αποτέλεσμα του μήκους.

Μπορείτε να αποκτήσετε αυτήν την εξίσωση ως αποτέλεσμα της παραγώγου της πλευστικής δύναμης. Εάν γνωρίζετε το βάρος του νερού σε λίβρες ανά κυβικό πόδι στο σωλήνα, μπορείτε να γράψετε τη δύναμη που ασκεί στον σωλήνα πολλαπλασιάζοντας το με τον όγκο του σωλήνα ως62,4 x Βή62,4 x​ ​πρ²ηγια την ακτίναρτης κυκλικής βάσης και του ύψους του σωλήναηως το μήκος του σωλήνα.

Μπορείτε να ξαναγράψετε την ακτίνα ως το ήμισυ της διαμέτρου ήδ / 2, έτσι ώστε να γίνει αυτή η έκφρασηπ (d / 2)²hx 62.4ήπ² h x 62,4 / 4.Τέλος, μπορείτε να διαιρέσετε αυτήν την έκφραση με το μήκος του σωλήνα h για να λάβετε μια έκφραση για δύναμη ανά μήκοςWWόπως καιπ² x 62,4 / 4.​

Μπορείτε να γράψετε μια απλοποιημένη έκδοση της εξίσωσης γιαWWόπως καιWw = 49,01 χ ημέρα​² για μια εξίσωση που εξαρτάται μόνο από τη διάμετρο. Αυτή η μέθοδος εύρεσης ενός παράγοντα του βάρους του νερού σε λίβρες ανά κυβικό πόδι σε έναν σωλήνα σας επιτρέπει επίσης να καθορίσετε τιμές για άλλους τύπους σωλήνων, ώστε να μπορείτε να δημιουργήσετε εξισώσεις που αλλάζουν μόνο αυτόν τον παράγοντα (62.4) για ό, τι χρειάζεστε για να βυθιστείτε νερό.

Λάβετε υπόψη, όπως συμβαίνει με όλες τις πλευστές δυνάμεις, το δυναμικό νερό ή οποιοδήποτε υγρό ασκεί σε ένα αντικείμενο εξαρτάται από τη γεωμετρία του αντικειμένου και πόσο από αυτό είναι πραγματικά βυθισμένο στο νερό. Τα σχέδια πλωτής αποβάθρας μπορούν να επωφεληθούν από αυτές τις εξισώσεις για να καθορίσουν ποιο είδος υλικού είναι καλύτερο για την κατασκευή τους.

Η κατασκευή μιας σχεδίας σωλήνων PVC μπορεί να επωφεληθεί από την πλευστή δύναμη που ασκείται σε σωλήνες PVC μερικώς βυθισμένες σε νερό. Μπορείτε να φτιάξετε τη δική σας σχεδία από σωλήνα PVC χρησιμοποιώντας βασικά υλικά περίπου 84 "από 6" του χρονοδιαγράμματος 40 PVC, αφρώδες υλικό κατασκευής, καλαφάτισμα και φύλλα κόντρα πλακέ.