Hur man beräknar flytkraft för ett rör

När du dyker in i en pool kommer din kropp sannolikt att flyta naturligt så länge du fortsätter att simma. Hur något som din kropp i en pool stiger till ytan är delvis beroende av den flytande kraften. Objekt under vattnet upplever denna uppåtgående kraft, en flytande kraft. Du kan tillämpa detta på dig själv och andra föremål som rör och till och med använda dessa principer för att bygga flottar.

Den flytande kraften motsätter sig ett föremål när det går in i vatten och i denna uppåtgående riktning låter föremål som båtar och bojar flyta. Denna kraft är resultatet avhydrostatiskt trycktrycket som en vätska som vatten utövar på ett föremål när vätskan är i vila. Du kan använda en flytkalkylator eller ekvationer för att mäta den.

Du kan mäta den flytande kraften som ett resultat av hydrostatiskt tryck som

för vätskedensitetenri enheter av massa / volym (såsom kg / m³), gravitationell accelerationg(9,8 m / s²) och volymen nedsänkt i vattenVför att beräkna flytkraft F.​

Du kan beräkna den flytande kraften som motsätter gravitationskraften eftersom massan av vattnet som omger kuben gånger accelerationen avflytande kraft. Vattentätheten är 1000 kg / m³och eftersom kuben är halvvägs nedsänkt i vatten verkar den flytande kraften på hälften av kubens volym.

Det betyder att massan av vatten runt kuben är densiteten gånger volymen, eller 1000 kg / m³ x 4,5 m³, vilket är 4500 kg. Multiplicera detta med 9,8 m / s² ger dig 44 100 N flytande kraft. Motståndet mellan flytande kraft och gravitationskraft innebär också att ett objekt flyter eller sjunker beroende på om den flytande kraften överväger tyngdkraften eller inte.

Polyvinylkloridrör (PVC) är en idealisk kandidat för användning vid byggnadrörledningar under vattnet. Om du vet diametern på ett rör som är helt nedsänkt under vattnet kan du beräkna vikten på förskjutet vatten per rörlängd (Ww​).

Denna kraft per längdWwges av

för diameterdav röret. 62,4-värdet representerar vikten av vatten i pund per kubikfot på röret, ett praktiskt mått för att bestämma vikten som ett resultat av längd.

Du kan få denna ekvation som ett resultat av en härledning av den flytande kraften. Om du vet vikten av vatten i pund per kubikfot på röret, kan du skriva den kraft det utövar på röret genom att multiplicera det med rörets volym som62,4 x V.eller62,4 x​ ​πr²hför radienrav rörets cirkulära bas och höjdhsom rörets längd.

Du kan skriva om radien till hälften av diametern, ellerd / 2, så att detta uttryck blirπ (d / 2)²hx 62.4ellerπd² h x 62,4 / 4.Slutligen kan du dela detta uttryck med längden på röret h för att få ett uttryck för kraft per längdWwsomπd² x 62,4 / 4.​

Du kan skriva en förenklad version av ekvationen förWwsomWw = 49,01 x d​² för en ekvation som bara beror på diametern. Denna metod för att hitta en faktor av vikten av vatten i pund per kubikfot på ett rör låter dig också bestämma värden för andra typer av rör så att du kan skapa ekvationer som bara ändrar denna faktor (62.4) för vad du behöver sänka under vatten.

Tänk på, som det är fallet med alla flytande krafter, beror kraftvattnet eller någon vätska som utövas på ett föremål på objektets geometri och hur mycket av det som är nedsänkt i vatten. Flytande bryggplaner kan utnyttja dessa ekvationer för att avgöra vilken typ av material som är bäst för att bygga dem.

Att bygga en PVC-rörflotte kan dra nytta av den flytande kraften som utövas på PVC-rör delvis nedsänkta i vatten. Du kan bygga din egen PVC-rörflotte med basmaterial på cirka 84 "av 6" enligt schema 40 PVC, konstruktionsskum, tätningsmaterial och ark av plywood.