Hur skapar skillnader i vätsketryck flytkraft?

Alla vätskor är vätskor, men intressant är inte alla vätskor vätskor. Allt som kan flyta - som en gas - är en vätska och kan skapa flytande kraft. Flytförmåga orsakas när områden med högre tryck under ett föremål utövar kraft uppåt mot områden med lägre tryck. Mängden flytkraft som en vätska utövar bestäms dock av objektets volym och enligt Archimedes princip.

Pascal och tryck

Innan du förstår hur skillnader i vätsketryck kan påverka flytkraften måste du först förstå hur trycket beter sig i vätskor. Pascals princip säger att när tryck ändras var som helst i ett slutet system, kommer tryckförändringen att kännas lika vid varje punkt i systemet och i alla riktningar. Denna princip är den som gör det möjligt för hydraulsystem att fungera. Det dikterar också att i en vätskekropp där det inte finns några ytterligare faktorer som påverkar trycket, kommer trycket att förbli konstant och jämnt. På jorden finns det dock vanligtvis minst en annan kraft som orsakar en variation i trycket hos en vätska, och den kraften är tyngdkraften.

instagram story viewer

Djup och skillnad

Gravitation drar nedåt på allt som har massa. Därför, när tyngdkraften drar nedåt på en vätskekropp, vätskans vikt i kroppens övre delar stapla på vätskan i de nedre delarna och skapa en grad av ökande tryck när du rör dig nedåt i det vätska. Till exempel, om du dyker djupt in i en sjö, kommer du att känna ett ökat tryck i öronen - och kanske till och med mot din kropp - ju djupare du dyker. Om du slutar simma nedåt kommer det högre trycket under dig att trycka dig tillbaka upp mot området med lägre tryck. På detta sätt har gravitationen skapat en tryckdynamik som dikterar att det alltid kommer att finnas större tryck under ett nedsänkt föremål än ovanför det.

Archimedes och belopp

Den grekiska filosofen och matematikern Archimedes tog denna förståelse av trycket ett steg längre och gav mening av varför en vätska applicerar en viss mängd uppåtgående kraft på ett objekt och får det antingen att stiga och flyta eller låter det handfat. Han bestämde att den uppåtgående kraften var lika med vikten på det vatten som förskjutits av det nedsänkta föremålet. Till exempel väger vatten ett gram per kubikcentimeter. Om du sänker ner en boll med en volym på 25 kubikcentimeter, har du förskjutit 25 gram vatten. Därför blir den resulterande flytkraften på den bollen 25 Newton (Newton är enheter som mäter kraft). Denna flytande kraft baseras emellertid alltid på massan av det förskjutna vattnet och inte objektets massa.

Densitet som avgörare

Densitet är i slutändan den faktor som avgör om ett objekt kommer att flyta, sjunka eller förbli neutralt flytande i en vätska. Till exempel, om den 25 kubikcentimeter stora kulan är ihålig och fylld med luft, kommer den att vara lättare än de 25 gram vatten som den har förskjutit och kommer att flyta. Om kulan är gjord av ett tätare material, som järn, kan det bli mycket tyngre och sjunka snabbt till botten av vattnet. Om du sänker ner en boll som väger exakt 25 gram, kommer dock den flytande kraften inte att driva den upp till ytan utan helt enkelt hindra den från att sjunka. Denna boll kommer att förbli neutralt flytande i vätskans kropp tills den påverkas av en yttre kraft.

Teachs.ru
  • Dela med sig
instagram viewer