Hoe het drijfvermogen voor een pijp te berekenen

Als je in een zwembad duikt, zal je lichaam waarschijnlijk van nature blijven drijven zolang je blijft zwemmen. De manier waarop zoiets als je lichaam in een zwembad naar de oppervlakte stijgt, is gedeeltelijk afhankelijk van de opwaartse kracht. Objecten onder water ervaren deze opwaartse kracht, een opwaartse kracht. Je kunt dit toepassen op jezelf en andere objecten zoals pijpen en zelfs deze principes gebruiken voor het bouwen van vlotten.

De opwaartse kracht verzet zich tegen een object als het in het water komt en laat in deze opwaartse richting objecten zoals boten en boeien drijven. Deze kracht komt voort uit dehydrostatische druk, de druk die een vloeistof zoals water uitoefent op een object wanneer de vloeistof in rust is. U kunt een drijfvermogencalculator of vergelijkingen gebruiken om het te meten.

U kunt de opwaartse kracht meten als resultaat van hydrostatische druk als:

voor de vloeistofdichtheidrin eenheden van massa/volume (zoals kg/m³), zwaartekrachtversnelling

Je kunt de opwaartse kracht die de zwaartekracht tegenwerkt berekenen als de massa van het water dat de kubus omringt maal de versnelling van dedrijfkracht. De dichtheid van water is 1.000 kg/m³, en omdat de kubus halverwege in water is ondergedompeld, werkt de opwaartse kracht op de helft van het volume van de kubus.

Dit betekent dat de watermassa rond de kubus gelijk is aan de dichtheid maal het volume, oftewel 1.000 kg/m³ x 4,5 m³, dat is 4.500 kg. Dit vermenigvuldigen met 9,8 m/s² geeft je 44.100 N opwaartse kracht. De oppositie van opwaartse kracht en zwaartekracht betekent ook dat een object drijft of zinkt, afhankelijk van of de opwaartse kracht opweegt tegen de zwaartekracht of niet.

Polyvinylchloride (PVC) buizen zijn een ideale kandidaat voor gebruik bij het bouwenonderwaterpijpleidingen. Als je de diameter weet van een pijp die volledig onder water staat, kun je het gewicht van het verplaatste water per lengte pijp berekenen (Ww​).

Deze kracht-per-lengteWwis gegeven door

voor diameter:dvan de pijp. De waarde van 62,4 vertegenwoordigt het gewicht van water in ponden per kubieke voet op de buis, een handige meting voor het bepalen van het gewicht als resultaat van de lengte.

Je kunt deze vergelijking verkrijgen als resultaat van een afleiding van de opwaartse kracht. Als je het gewicht van water in ponden per kubieke voet op de pijp weet, kun je de kracht die het op de pijp uitoefent schrijven door het te vermenigvuldigen met het volume van de pijp als62,4 x Vof62,4 x​ ​r²hvoor de straalrvan de ronde basis en hoogte van de pijphals de lengte van de pijp.

U kunt de straal herschrijven als de helft van de diameter, ofd/2, zodat deze uitdrukking wordt(d/2)²hx 62,4ofd² h x 62,4/4.Ten slotte kun je deze uitdrukking delen door de lengte van de pijp h om een ​​uitdrukking te krijgen voor kracht-per-lengteWwnet zod² x 62,4/4.​

U kunt een vereenvoudigde versie van de vergelijking schrijven voor:Wwnet zoWw = 49,01 x d​² voor een vergelijking die alleen afhangt van de diameter. Met deze methode om een ​​factor van het gewicht van water in ponden per kubieke voet op een pijp te vinden, kunt u ook waarden bepalen voor andere soorten buizen, zodat u vergelijkingen kunt maken die deze factor (62.4) alleen veranderen voor alles waar u onder moet duiken water.

Houd er rekening mee dat, zoals het geval is met alle opwaartse krachten, de kracht die water of een vloeistof op een object uitoefent, afhangt van de geometrie van het object en hoeveel ervan daadwerkelijk in water is ondergedompeld. Drijvende dokplannen kunnen profiteren van deze vergelijkingen om te bepalen welk type materiaal het beste is om ze te bouwen.

Het bouwen van een PVC-buisvlot kan profiteren van de opwaartse kracht die wordt uitgeoefend op PVC-buizen die gedeeltelijk in water zijn ondergedompeld. U kunt uw eigen PVC-pijpvlot bouwen met behulp van basismaterialen van ongeveer 84 "of 6" van schema 40 PVC, constructieschuim, afdichtingsmateriaal en platen multiplex.