Πώς δημιουργούν οι διαφορές στην πίεση υγρού πλευστότητα;

Όλα τα υγρά είναι υγρά, αλλά ενδιαφέρον είναι ότι δεν είναι όλα τα υγρά υγρά. Οτιδήποτε μπορεί να ρέει - όπως ένα αέριο - είναι ένα ρευστό και μπορεί να δημιουργήσει άνωση. Η πλευστότητα προκαλείται όταν περιοχές με υψηλότερη πίεση κάτω από ένα αντικείμενο ασκούν δύναμη προς τα πάνω προς περιοχές χαμηλότερης πίεσης. Η ποσότητα της πλευστικής δύναμης που ασκεί ένα ρευστό, ωστόσο, καθορίζεται από τον όγκο του αντικειμένου και σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη.

Προτού καταλάβετε πώς οι διαφορές στην πίεση υγρού μπορούν να επηρεάσουν την πλευστότητα, πρέπει πρώτα να καταλάβετε πώς συμπεριφέρεται η πίεση στα υγρά. Η αρχή του Pascal δηλώνει ότι όταν αλλάζει η πίεση σε οποιαδήποτε θέση μέσα σε ένα κλειστό σύστημα, αυτή η αλλαγή πίεσης θα γίνεται αισθητή εξίσου σε κάθε σημείο εντός αυτού του συστήματος και προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η αρχή είναι αυτή που επιτρέπει τη λειτουργία των υδραυλικών συστημάτων. Επίσης υπαγορεύει ότι μέσα σε ένα σώμα υγρού όπου δεν υπάρχουν πρόσθετοι παράγοντες που επηρεάζουν την πίεση, η πίεση θα παραμείνει σταθερή και ομοιόμορφη. Στη Γη, ωστόσο, υπάρχει συνήθως τουλάχιστον μία άλλη δύναμη που προκαλεί διακύμανση στην πίεση ενός υγρού και αυτή η δύναμη είναι η βαρύτητα.

Η βαρύτητα τραβά προς τα κάτω όλα όσα έχουν μάζα. Επομένως, όταν η βαρύτητα τραβά προς τα κάτω σε ένα σώμα υγρού, το βάρος του υγρού στα άνω μέρη του σώματος συσσωρεύστε το υγρό στα κάτω μέρη, δημιουργώντας ένα βαθμό αυξανόμενης πίεσης καθώς κινείτε προς τα κάτω μέσα σε αυτό υγρό. Για παράδειγμα, εάν βουτήξετε βαθιά σε μια λίμνη, θα νιώσετε αυξανόμενη πίεση στα αυτιά σας - και ίσως ακόμη και στο σώμα σας - όσο πιο βαθιά βουτάτε. Εάν σταματήσετε να κολυμπάτε προς τα κάτω, η υψηλότερη πίεση κάτω θα σας ωθήσει προς τα πίσω προς την περιοχή χαμηλότερης πίεσης. Με αυτόν τον τρόπο η βαρύτητα έχει δημιουργήσει μια δυναμική πίεσης που υπαγορεύει ότι θα υπάρχει πάντα μεγαλύτερη πίεση κάτω από ένα βυθισμένο αντικείμενο απ 'ότι πάνω από αυτό.

Ο Έλληνας φιλόσοφος και μαθηματικός Αρχιμήδης πήρε αυτή την κατανόηση της πίεσης ένα βήμα παραπέρα, και είχε νόημα γιατί ένα υγρό ασκεί μια ορισμένη ποσότητα ανοδικής δύναμης σε ένα αντικείμενο και το αναγκάζει είτε να ανεβαίνει και να επιπλέει είτε το επιτρέπει νεροχύτης. Προσδιόρισε ότι η ανοδική δύναμη ήταν ίση με το βάρος του νερού που μετατοπίστηκε από το βυθισμένο αντικείμενο. Για παράδειγμα, το νερό ζυγίζει ένα γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό. Εάν βυθίσετε μια μπάλα με όγκο 25 κυβικά εκατοστά, θα έχετε μετατοπίσει 25 γραμμάρια νερού. Επομένως, η προκύπτουσα πλευστική δύναμη σε αυτήν τη μπάλα θα είναι 25 Newtons (Newtons είναι μονάδες που μετρούν τη δύναμη). Αυτή η πλευστή δύναμη βασίζεται πάντα στη μάζα του εκτοπισμένου νερού, ωστόσο, και όχι στη μάζα του αντικειμένου.

Η πυκνότητα είναι τελικά ο παράγοντας που καθορίζει εάν ένα αντικείμενο θα επιπλέει, θα βυθιστεί ή θα παραμείνει ουδέτερα πλευστό σε ένα υγρό. Για παράδειγμα, εάν αυτή η σφαίρα 25 κυβικών εκατοστών είναι κοίλη και γεμάτη με αέρα, θα είναι ελαφρύτερη από τα 25 γραμμάρια νερού που έχει μετατοπίσει και θα επιπλέει. Εάν η μπάλα είναι κατασκευασμένη από πυκνότερο υλικό, όπως σίδερο, μπορεί να είναι πολύ βαρύτερη και να βυθιστεί γρήγορα στο κάτω μέρος του νερού. Εάν βυθίσετε μια μπάλα που ζυγίζει ακριβώς 25 γραμμάρια, ωστόσο, η πλευστή δύναμη δεν θα την οδηγήσει στην επιφάνεια, αλλά απλώς την αποφύγετε να βυθιστεί. Αυτή η μπάλα θα παραμείνει ουδέτερα πλευστή στο σώμα του υγρού έως ότου ενεργοποιηθεί από μια εξωτερική δύναμη.