Üzmə qüvvəsi, bir mayenin altında qalan bütün cisimləri təsir edən cazibə qüvvəsinin əksinə olan bir qüvvədir. Bir cisim bir mayenin içərisinə qoyulduqda, cismin kütləsi mayenin üzərinə (maye və ya qaz) basır, üzmə qüvvəsi isə cazibə qüvvəsini itələyir. Ümumiyyətlə, bu üzmə qüvvəsi tənlik ilə hesablana bilər Fa = V.t × × g, F iləa dalğalanan qüvvədir, V.t su altında qalan cismin həcmi, mayenin sıxlığı və g cazibə qüvvəsidir. Bir obyektin üzmə qabiliyyətini necə təyin edəcəyinizi öyrənmək üçün başlamaq üçün aşağıdakı 1 -ci addıma baxın.
Addım
Metod 1 /2: Dayanma tənliyindən istifadə
Addım 1. Cismin suya batmış hissəsinin həcmini tapın
Bir cismə təsir edən dalğalanma qüvvəsi, suya batmış cismin həcmi ilə mütənasibdir. Başqa sözlə desək, cismin suya batmış bərk hissəsi nə qədər böyükdürsə, cisim üzərində hərəkət edən qüvvə də o qədər böyükdür. Bu o deməkdir ki, bir maye içərisində olan cisimlər, cismi yuxarı itələyən bir qüvvəyə malikdir. Bir cisim üzərində hərəkət edən üzmə qüvvəsini hesablamağa başlamaq üçün ilk addımınız ümumiyyətlə mayenin içərisinə batmış cismin həcmini təyin etməkdir. Üzmə tənliyi üçün bu dəyər metrlərlə olmalıdır3.
- Bir maye içərisində tamamilə batmış bir cisim üçün, suya batırılan həcm cismin öz həcminə bərabərdir. Mayenin səthinin üstündə üzən cisimlər üçün yalnız səthin altındakı həcm hesablanır.
- Məsələn, su üzərində üzən bir rezin topa təsir edən üzmə qüvvəsini tapmaq istədiyimizi düşünək. Kauçuk top, diametri 1 m olan mükəmməl bir kürədirsə və yarısı suya batmış halda üzürsə, kürənin ümumi həcmini tapıb ikiyə bölməklə batmış hissənin həcmini tapa bilərik. Kürənin həcmi (4/3) (radius) olduğu üçün3, bilirik ki, kürəmizin həcmi (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 metr3. 0, 524/2 = 0.262 metr3 batmaq.
Addım 2. Mayenizin sıxlığını tapın
Üzmə qabiliyyətinin tapılması prosesində növbəti addım sıxlığın müəyyən edilməsi (kiloqram/metrlə)3) cismin batırıldığı mayenin. Sıxlıq, bir cismin və ya maddənin həcminə nisbətdə kütləsinin ölçülməsidir. Eyni həcmdə iki cisim verilsə, daha çox sıxlığa malik olan cisim daha çox kütləyə sahib olacaq. Qaydaya görə, cismin suya batdığı mayenin sıxlığı nə qədər çox olarsa, üzmə qüvvəsi bir o qədər çox olar. Mayelərdə, sıxlığı təyin etməyin ən asan yolu, sadəcə bir istinad materialına baxmaqdır.
- Bizim nümunəmizdə topumuz suda üzür. Akademik mənbələrə baxaraq suyun təxminən bir sıxlığa malik olduğunu öyrənə bilərik. 1000 kiloqram/metr3.
- Digər geniş istifadə olunan maye sıxlıqları mühəndislik mənbələrində verilmişdir. Siyahılardan birini burada tapa bilərsiniz.
Addım 3. Cazibə qüvvəsini (və ya başqa bir aşağıya doğru hərəkət edən qüvvəni) tapın
Bir cismin maye içərisində batması və ya üzməsi, həmişə cazibə qüvvəsinə malikdir. Gerçək dünyada aşağıya doğru sabitlik bərabərdir 9.81 nyuton/kiloqram. Bununla birlikdə, mərkəzdənqaçma qüvvəsi kimi digər qüvvələrin maye üzərində və suya batmış cisim üzərində hərəkət etdiyi vəziyyətlərdə, bütün sistem üçün xalis aşağıya doğru qüvvəni təyin etmək üçün bu qüvvə də nəzərə alınmalıdır.
- Misalımızda, adi, statik bir sistemlə işləyirik, buna görə də mayelərə və cisimlərə təsir edən yeganə aşağı qüvvənin ümumi cazibə qüvvəsi olduğunu güman edə bilərik - 9.81 nyuton/kiloqram.
- Ancaq bir kovada suda üzən topumuz yüksək sürətlə üfüqi istiqamətdə bir dairədə yellənsə nə olar? Bu vəziyyətdə, kovanın suyun və topun tökülməyəcəyi qədər sürətlə yelləndiyini nəzərə alsaq, bu vəziyyətdə aşağı düşən qüvvə Yerin cazibə qüvvəsindən deyil, kovanın yellənməsindən yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsindən alınacaqdır.
Addım 4. Həcmi × sıxlığı × çəkisini çoxaldın
Obyektinizin həcm dəyərinə sahibsinizsə (metrlərlə)3), mayenizin sıxlığı (kiloqram/metr)3) və cazibə qüvvəsi (sisteminizdəki aşağı qüvvə), buna görə də üzmə qabiliyyətini tapmaq çox asandır. Nyutonlarda dalğalanan qüvvəni tapmaq üçün bu üç dəyəri vurun.
Dəyərlərimizi F tənliyinə qoşaraq nümunə problemimizi həll edəka = V.t × × g. Fa = 0.262 metr3 × 1.000 kiloqram/metr3 × 9.81 nyuton/kiloqram = 2.570 nyuton.
Addım 5. Obyektinizin üzmə qabiliyyətini cazibə qüvvəsi ilə müqayisə edərək üzüb -üzmədiyini görün
Üzmə tənliyini istifadə edərək, bir cismi mayedən yuxarı və aşağı itələyən qüvvəni tapmaq asandır. Ancaq bir az əlavə səylə bir cismin üzüb -batmayacağını da müəyyən etmək mümkündür. Bütün cisim üçün üzmə qüvvəsini tapın (başqa sözlə, V dəyəri üçün bütün həcmi istifadə edint), sonra G = (cismin kütləsi) (9.81 metr/saniyə) tənliyi ilə onu aşağı çəkən cazibə qüvvəsini tapın.2). Əgər üzmə qüvvəsi cazibə qüvvəsindən böyükdürsə, cisim üzəcək. Digər tərəfdən, cazibə qüvvəsi üzmə qüvvəsindən daha böyük olarsa, cisim batacaq. Böyüklüklər eyni olarsa, cismin üzdüyü deyilir.
-
Məsələn, kütləsi 20 kiloqram, diametri 0,75 m və hündürlüyü 1,25 m olan taxta silindrik bir barelin suda üzüb -üzməyəcəyini bilmək istədiyimizi söyləyin. Bu problem bir neçə mərhələdən istifadə edəcək:
- V = (radius) silindr həcminin düsturu ilə həcmi tapa bilərik.2(hündür). V = (0, 375)2(1, 25) = 0.55 metr3.
- Bundan sonra, cazibə qüvvəsinin adi və adi sıxlıqdakı suyun böyüklüyünü nəzərə alsaq, barelin üzmə qüvvəsini tapa bilərik. 0.55 metr3 × 1000 kiloqram/metr3 × 9.81 nyuton/kiloqram = 5.395, 5 nyuton.
- İndi barelin cazibə qüvvəsini tapmalıyıq. G = (20 kq) (9.81 metr/saniyə)2) = 196.2 nyuton. Bu qüvvə üzmə qüvvəsindən azdır, buna görə də lülə üzəcək.
Addım 6. Əgər mayeniz qazdırsa, eyni yanaşmanı istifadə edin
Üzmə problemləri üzərində işləyərkən, cismin batdığı mayenin maye olması lazım olmadığını unutmayın. Qazlar da mayelərdir və qazlar digər maddələrə nisbətən çox aşağı sıxlığa malik olsa da, yenə də qazda üzən cisimlərin müəyyən kütlələrini dəstəkləyə bilir. Sadə bir helium balonu bunun sübutudur. Balondakı qaz ətrafdakı mayedən (ətraf havadan) daha az sıx olduğu üçün balon üzür!
Metod 2 /2: Sadə bir üzmə təcrübəsi həyata keçirmək
Addım 1. Kiçik bir qab və ya fincanı daha böyük bir qabın içinə qoyun
Bəzi ev əşyaları ilə, təcrübədə üzmə prinsiplərini görmək asandır! Bu sadə təcrübədə, su altında qalan bir cismin suya batmış cismin həcminə bərabər olan bir maye həcmini itirdiyi üçün üzmə qüvvəsi yaşadığını nümayiş etdirəcəyik. Bunu edərkən, bu təcrübə ilə bir cismin qalxma gücünü tapmağın praktik bir yolunu da nümayiş etdirəcəyik. Başlamaq üçün, qab və ya fincan kimi kiçik, açıq bir qabı, böyük bir qab və ya kova kimi daha böyük bir qabın içinə qoyun.
Addım 2. Kiçik qabı ağzına qədər doldurun
Sonra, daha kiçik daxili qabı su ilə doldurun. Suyun tökülmədən qab kimi yüksək olmasını istəyirsiniz. Burada diqqətli olun! Su töksəniz, yenidən cəhd etməzdən əvvəl daha böyük qabı boşaltın.
- Bu təcrübənin məqsədləri üçün suyun ümumi sıxlığının 1000 kiloqram/metr olduğunu düşünmək düzgün deyil3. Dəniz suyu və ya tamamilə fərqli bir maye istifadə etməsəniz, əksər su növləri bu istinad dəyəri ilə təxminən eyni sıxlığa malikdir, buna görə kiçik bir fərq nəticələrimizi dəyişdirməyəcəkdir.
- Göz damlalarınız varsa, bu kiçik bir qabda suyun səviyyəsini qaldırmaq üçün çox faydalı ola bilər.
Addım 3. Kiçik bir obyekti batırın
Sonra, kiçik bir konteynerə sığacaq və sudan zədələnməyəcək kiçik bir obyekt axtarın. Kiloqramda bu cismin kütləsini tapın (qram götürüb kiloqrama çevirə biləcək bir tərəzi və ya balansdan istifadə etmək istəyə bilərsiniz). Sonra, barmaqlarınızı islatmadan, yavaş -yavaş, amma şübhəsiz ki, cismi üzməyə başlayana qədər suya batırın və ya bir az tutun və sonra buraxın. Kiçik qabdakı suyun bir hissəsinin xarici qaba töküldüyünü görəcəksiniz.
Nümunəmiz üçün, çəkisi 0,05 kiloqram olan bir oyuncaq maşını kiçik bir qaba batırdığımızı düşünək. Bu avtomobilin üzmə qabiliyyətini hesablamaq üçün onun həcmini bilməyimizə ehtiyac yoxdur, çünki bunu növbəti addımda görəcəyik
Addım 4. Tökülmüş suyu toplayın və sayın
Bir cismi suya batıranda suyun bir hissəsini yerindən çıxarır - əks halda cismi suya salmağa yer qalmayacaq. Bir cisim suyu itələyəndə, su geri çəkilərək, üzmə qüvvəsi yaradır. Kiçik bir qabdan tökülmüş suyu götürün və kiçik bir ölçmə qabına tökün. Ölçmə qabındakı suyun miqdarı suya batmış cismin həcminə bərabərdir.
Başqa sözlə, əgər obyektiniz üzürsə, tökülən suyun həcmi suyun səthinin altında qalan obyektin həcminə bərabər olacaqdır. Əgər obyektiniz batırsa, tökülən suyun həcmi cismin ümumi həcminə bərabərdir
Addım 5. Tökülmüş suyun kütləsini hesablayın
Suyun sıxlığını bildiyiniz və ölçmə qabına tökülən suyun həcmini ölçə bildiyiniz üçün onun kütləsini tapa bilərsiniz. Sadəcə səsi metrlərə dəyişdirin3 (bunun kimi onlayn çevrilmə köməkçiləri kömək edə bilər) və suyun sıxlığı ilə (1.000 kiloqram/metr) vurun3).
Misalımızda, oyuncaq avtomobilimizin kiçik bir qaba batdığını və təxminən iki yemək qaşığı (0.0003 metr) hərəkət etdiyini düşünək3). Suyun kütləsini tapmaq üçün onu sıxlığına vuracağıq: 1.000 kiloqram/metr3 × 0.0003 metr3 = 0,03 kiloqram.
Addım 6. Tökülmüş suyun kütləsini cismin kütləsi ilə müqayisə edin
Suya batırdığınız cismin kütləsini və tökülən suyun kütləsini bildiyiniz üçün, hansı kütlənin daha böyük olduğunu görmək üçün müqayisə edin. Kiçik bir qaba batan bir cismin kütləsi tökülən sudan böyük olarsa, cisim batacaq. Digər tərəfdən, tökülən suyun kütləsi daha böyük olarsa, cisim üzəcək. Təcrübədə üzmə prinsipi budur - bir cismin üzə bilməsi üçün, kütləsi cismin öz kütləsindən daha çox olan su miqdarını dəyişməlidir.
- Beləliklə, kütləsi az, lakin böyük həcmli obyektlər ən asan üzən obyektlərdir. Bu xüsusiyyət, içi boş cisimlərin çox asanlıqla üzməsi deməkdir. Bir kano təsəvvür edin - kano içi boş olduğu üçün yaxşı üzür, buna görə də böyük bir kütləyə ehtiyac olmadan çoxlu suyu hərəkət etdirə bilir. Kano içi boş (bərk) deyilsə, kano düzgün üzməyəcək.
- Misalımızda, avtomobilin tökülən sudan (0.03 kiloqram) daha böyük kütləsi (0.05 kiloqram) var. Bu, müşahidə etdiklərimizlə üst -üstə düşür: maşınlar batır.
