Când vă scufundați într-o piscină, corpul dvs. va pluti în mod natural, atâta timp cât continuați să înotați. Modul în care ceva ca corpul tău într-o piscină se ridică la suprafață este în parte dependent de forța plutitoare. Obiectele subacvatice experimentează această forță ascendentă, o forță plutitoare. Puteți aplica acest lucru pentru dvs. și pentru alte obiecte, cum ar fi țevile și chiar puteți utiliza aceste principii pentru construirea plutelor.
Calculator de flotabilitate
Forța flotantă se opune unui obiect când intră în apă și, în această direcție ascendentă, permite ca obiecte precum bărcile și geamandurile să plutească. Această forță rezultă dinpresiune hidrostatica, presiunea pe care un fluid ca apa o exercită asupra unui obiect atunci când fluidul este în repaus. Puteți utiliza un calculator de flotabilitate sau ecuații pentru a-l măsura.
Puteți măsura forța plutitoare ca rezultat al presiunii hidrostatice ca
F = rgV
pentru densitatea fluiduluirîn unități de masă / volum (cum ar fi kg / m
3), acceleratie gravitationalag(9,8 m / s2) și volumul scufundat în apăVpentru a calcula forța flotantă F.Puteți calcula forța plutitoare care se opune forței gravitaționale ca masă a apei care înconjoară cubul ori de accelerațiaforță plutitoare. Densitatea apei este de 1.000 kg / m3, și, deoarece cubul este scufundat pe jumătate în apă, forța flotantă acționează asupra a jumătate din volumul cubului.
Aceasta înseamnă că masa apei din jurul cubului este densitatea de ori mai mare decât volumul sau 1.000 kg / m3 x 4,5 m3, care este de 4.500 kg. Înmulțind acest lucru cu 9,8 m / s2 vă oferă 44.100 N de forță plutitoare. Opoziția forței flotante și a forței gravitaționale înseamnă, de asemenea, că un obiect pluteste sau se scufundă în funcție de faptul dacă forța flotantă depășește sau nu forța gravitațională.
Flotabilitatea din PVC sigilat
Țevile din clorură de polivinil (PVC) sunt un candidat ideal pentru utilizare la construcțieconducte subacvatice. Dacă cunoașteți diametrul unei conducte care este complet scufundat sub apă, puteți calcula greutatea apei deplasate pe lungimea conductei (Ww).
Această forță pe lungimeWweste dat de
Ww = \ pi d ^ 2 \ times \ frac {62.4} {4}
pentru diametruda conductei. Valoarea 62,4 reprezintă greutatea apei în lire pe picior cub pe țeavă, o măsură utilă pentru determinarea greutății ca urmare a lungimii.
Derivarea flotabilității
Puteți obține această ecuație ca urmare a unei derivări a forței flotante. Dacă știți greutatea apei în lire pe picior cub pe țeavă, puteți scrie forța pe care o exercită asupra țevii înmulțind-o cu volumul țevii ca62,4 x Vsau62,4 x πr2hpentru razara bazei și înălțimii circulare a țeviihca lungimea conductei.
Puteți rescrie raza ca jumătate din diametru saud / 2, astfel încât această expresie să devinăπ (d / 2)2hx 62,4sauπd2 h x 62,4 / 4.În cele din urmă, puteți împărți această expresie la lungimea conductei h pentru a obține o expresie a forței pe lungimeWwla fel deπd2 x 62,4 / 4.
Puteți scrie o versiune simplificată a ecuației pentruWwla fel deWw = 49,01 x d2 pentru o ecuație care depinde doar de diametru. Această metodă de a găsi un factor al greutății apei în lire pe picior cub pe o țeavă vă permite, de asemenea, să determinați valorile pentru alte tipuri de țevi, astfel încât să puteți crea ecuații care să schimbe acest factor (62.4) doar pentru orice trebuie să vă scufundați apă.
Pluta de țevi din PVC
Rețineți, la fel ca în cazul tuturor forțelor flotante, forța apei sau a oricărui fluid exercitat asupra unui obiect depinde de geometria obiectului și de cât de mult este de fapt scufundat în apă. Planurile de docuri plutitoare pot profita de aceste ecuații pentru a determina ce tip de material este cel mai potrivit pentru construirea lor.
Construirea unei plute din țevi din PVC poate profita de forța flotantă exercitată asupra țevilor din PVC parțial scufundate în apă. Vă puteți construi propria plută din țevi din PVC folosind materiale de bază de aproximativ 84 "din 6" din programul 40 din PVC, spumă de construcție, material de calafatare și foi de placaj.