قوة الطفو

دعونا نفعل تجربة بسيطة: خذ قليلا تضخم كرة مطاطية و "الراسخة" في الماء. إذا غمر عمق حتى 1-2 أمتار، فمن السهل أن نرى أن يتم تقليل حجمه، أي على جميع الاطراف الكرة سوف تجعيد بعض القوة. يقال عادة أن هناك "مذنب" الضغط الهيدروليكي - A القوى الفيزيائية تعمل على السوائل ثابتة مغمورة الجسم. القوات الهيدروستاتيكي المؤثرة على الجسم من جميع الجوانب، وما نتج عنها، والمعروفة باسم قوة أرخميدس، لا يزال يسمى طرد، والتي تتطابق مع اتجاه تأثيرها على الجسم مغمورة في السوائل.

اكتشف أرخميدس شريعته التجريبية البحتة، وانتظر تبرير النظري لما يقرب من 2000 سنة قبل اكتشاف باسكال قانون الموائع عن السائل ثابتة. وفقا لهذا القانون، والضغط ينتقل عن طريق السوائل في جميع الاتجاهات بغض النظر عن المنطقة التي كان يعمل على جميع الطائرات إحاطة السائل، وقيمته يتناسب مع P السطحية وS على طول عليها الطبيعي. باسكال فتح وفحصها القانون على الخبرة في 1653. ووفقا له، على سطح جسم مغمورة في السائل من كل جانب الضغط الهيدروليكي.

نفترض أن السفينة بالماء في شكل الجسم مغمورة مكعب عمق H إلى L - المسافة من سطح الماء إلى الوجه العلوي. عندما يكون هذا ملزمة أقل هو لعمق H + L. يتم توجيه F1 ناقلات القوة، بناء على الوجه العلوي للأسفل وF1 = ص * ز * H * S، حيث r - كثافة السائل، ز - تسارع الجاذبية.

وF2 قوة ناقلات، تمارس على الطائرة أقل صعودا، ويعطى قيمته بنسبة F2 = ص * ز * (H + L) * S.

ناقلات من القوى المؤثرة على السطوح الجانبية متوازنة بشكل متبادل، استبعاد ذلك في وقت لاحق من النظر. الطفو قوة F2> F1 وتوجيه من أسفل إلى أعلى، وتعلق على الوجه السفلي من المكعب. تحديد F قيمته:

F = F2 - F1 = ص * ز * (H + L) * S - ص * ز * H * S = ص * ز * L * S

لاحظ أن L * S - .. هل حجم مكعب V، وم إلى r * ز = يمثل ص وحدة الوزن السوائل، ثم وزن صيغة قوة أرخميدس يحدد حجم السائل يساوي حجم مكعب، أي هذا هو بالضبط وزن السائل النازحين من قبل الهيئة. ومن المثير للاهتمام أن نتحدث عن مبدأ أرخميدس هو الوحيد الممكن للبيئة، حيث هناك قوة الجاذبية - في ظروف انعدام الوزن، لا يعمل القانون. وأخيرا، صيغة قانون أرخميدس هي على النحو التالي:

F = ص * V، حيث ص - الثقل النوعي السائلة.

قوة أرخميدس يمكن أن تخدم كأساس لتحليل الهيئات الطفو. الشرط للتحليل هي نسبة من وزن الجسم المحملة مساء والجبهة الوطنية الوزن السائل مع حجم مساو لحجم مغمورة في الجسم السائل. إذا بعد الظهر = مقصف، وجسم عائم في السائل، وإذا البروفسور> الجبهة الوطنية، والمصارف الجسم. خلاف ذلك، فإن الجسم كما يظهر قوة الطفو يساوي وزن الجزء راحة طرد من الجسم الماء.

مبدأ أرخميدس واستخدامه لديها تاريخ طويل في مجال التكنولوجيا، بدءا من مثال كلاسيكي من استخدام جميع المعروفة والتسهيلات للبالونات والمناطيد العائمة. هنا لعبت الدور الذي يشير الغاز إلى حالة من مسألة تكون يحاكي انسيابية. وهكذا، في بيئة الهواء إلى أي قوة الطفو وجوه التصرف نفسه أقرب كما هو الحال في السائل. اتخذت المحاولات الأولى لتنفيذ رحلة منطاد الهواء الاخوة مونقولفيي - ملأوا بالون مع الدخان الحار، بحيث كان وزن أسير في منطاد الهواء أقل من وزن نفس الحجم من الهواء البارد. وكان هذا هو سبب رفع، وكان يعرف قيمتها بالفرق في وزن مجلدين. كان هناك مزيد من التحسن البالونات الموقد، والتي تسخن بشكل مستمر الهواء داخل البالون. ومن الواضح أن مجموعة تعتمد على طول الموقد. في وقت لاحق المناطيد المستعملة لتعبئة الغاز مع الثقل النوعي أقل من ذلك من الهواء.