Felhajtóerő és felhajtóerő a fizika hallgatói lexikon tanulási segítőiben
Ha egy test folyadékban vagy gázban van, akkor a súlya csökkenni látszik. Ezt a jelenséget statikus felhajtóerőnek, a súly ellen irányított erőt úszóképességnek nevezzük. Folyadékban vagy gázban lévő testre az alábbiak vonatkoznak:
A testre ható felhajtóerő megegyezik az általa kiszorított folyadék vagy gáz mennyiségének tömegével (Archimédész-törvény).
A test süllyed, lebeg, emelkedik vagy úszik, a lefelé ható súly és a felfelé ható emelőerő arányától függően.
Gravitációs nyomás és érintkezési nyomás
# Kontaktnyomás # nagy nyomás # pascal # medve # légkör # légnyomás # sűrűség
Ha egy test folyadékban vagy gázban van, akkor a súlya csökkenni látszik. Ez kísérletileg bizonyítható, ha egy testet egy rugós fékpadhoz rögzítenek, meghatározzák annak súlyát, majd a testet vízbe merítik. A súlynál lényegesen kisebb erő jelenik meg a fékpadon. Erőnek tehát ellensúlyoznia kell a test súlyát a folyadékban vagy a gázban. Ezt az erőt hívják Felhajtóerő
F A, maga a megjelenés lendület.
A felhajtóerő oka
A felhajtóerő létrejöttének oka a p különböző gravitációs nyomás, különböző h mélységekben (2. ábra).
A gravitációs nyomás mélységtől való függése miatt a következők érvényesek: p 2> p 1 A 1 = A 2 esetén a következő vonatkozik a nyomóerőkre, mert F = p ⋅ A: F 2> F 1 A testre ható felhajtóerő tehát: FA = F 2 - F 1
Archimedes-törvény
A testre ható felhajtóerő annál nagyobb, minél nagyobb a víz alatti térfogata. Ugyanakkor az elmerült test térfogata ugyanolyan nagy mennyiségű folyadékot kiszorít. A kiszorított folyadéknak van egy bizonyos tömege, amely nagyobb, annál nagyobb a térfogata. Ennek eredménye a testre ható felhajtóerő és az általa kiszorított folyadék vagy gáz súlya közötti kapcsolat. Ezt a kapcsolatot az archimédészi törvény írja le. Azt mondják:
A folyadékban vagy gázban lévő testre a következők vonatkoznak: A testre ható felhajtóerő megegyezik az általa kiszorított folyadék vagy gáz mennyiségének tömegével.
Ezt a törvényt először a szirakúzi ARCHIMÉDES hozta létre
(Kr. E. 287 - Kr. E. 212) felfedezték. A kiszorított folyadék tömege annak tömegétől függ. A folyadék vagy a gáz tömege viszont a sűrűségtől és a térfogattól függ, így megfogalmazható:
A Felhajtóerő annál nagyobb,
- - minél nagyobb a kiszorított folyadék vagy gáz térfogata, és
- annál nagyobb a kiszorított anyag sűrűsége.
Ezek a kapcsolatok egyenlet formájában is ábrázolhatók. A következők vonatkoznak a folyadékokban és gázokban lévő testre ható felhajtóerőre:
F A = ρ ⋅ V ⋅ g ρ A kiszorított anyag sűrűsége V A merített test térfogata (= elmozdított térfogat) g Helyzetfaktor (gyorsulás a gravitáció miatt)
A felhajtóerő jelentősége
A felhajtóerő fő jelentősége, hogy attól függ, hogy a test vízben vagy levegőben süllyed, lebeg, emelkedik vagy úszik. Ez a természet, a technológia és a mindennapi élet számos területén szerepet játszik, amint azt az alábbi példák mutatják.
Mert hal kedvező, ha víz alatt lebegnek, azaz önmagukban sem nem emelkednek, sem nem süllyednek le. Ezt az úszóhólyag révén érik el. Annyi levegő van benne, hogy az emelőerő ugyanolyan nagy, mint a súly.
Nál nél Hajók a szerkezetnek olyannak kell lennie, hogy biztonságosan lebegjenek. Annak érdekében, hogy ez így legyen, a felhajtóerőnek akkorának kell lennie, hogy a hajó teljes terheléssel is elég messzire nyúljon ki a vízből.
A úszás Különböző víztestekben látható, hogy a felhajtóerő attól függ, hogy a víz sós vagy sem. A felhajtóerő sós vízben lényegesen nagyobb, mint édesvíznél. Az úszás ott könnyebb. Ez azzal a ténnyel jár, hogy a sós víz sűrűsége nagyobb, mint az édes vízé, és ugyanolyan testtérfogattal a sós víz felhajtóereje nagyobb, mint az édes vízben.
A felhajtó képesség szintén döntő fontosságú magok szállítása, hőlégballonok és léghajók repülése, tengeralattjárók vezetése vagy búvárkodás esetén.
A testek süllyednek, lebegnek, emelkednek és úsznak
Attól függően, hogy mekkora a test F G súlya és az ellenkező irányban ható F A felhajtóerő, a test süllyedhet, lebeghet, emelkedhet vagy úszhat folyadékban vagy gázban. A felhajtóerő megegyezik a test által kiszorított folyadék vagy gáz tömegével (Archimédész törvény).
- Egy test süllyed le, ha a súly nagyobb, mint a felhajtóerő.
Példa: papírlap a levegőben. - Egy test lebeg egy bizonyos mélységben vagy magasságban, ha a súlyerő éppen akkora, mint a felhajtóerő.
Példa: halak bizonyos mélységben. - Egy test növekszik felfelé, ha a súlyerő kisebb, mint az emelőerő.
Példa: egy labda, amelyet víz alá tolnak. - Egy test úszik, amikor a súly megegyezik a felhajtóerővel, a test egy része a folyadékon kívül van.
Példa: gumicsónak vagy légmatrac
A testek süllyedésének, lebegésének, felemelkedésének vagy úszásának feltételei a testek sűrűségének és a folyadéknak vagy gáznak a segítségével is leírhatók. E célból a következő szempontokat kell figyelembe venni: Súlyerő egy test tömegétől függ, ami viszont sűrűségétől és térfogatától függ.
A következők érvényesek: F G = m K r r p e r ⋅ g = ρ K r p e r ⋅ V K r p e r ⋅ g
A kiszorított anyag súlya és így a felhajtóerő a kérdéses anyag sűrűségétől és térfogatától függ, pl. B. víz vagy levegő, attól függően.
A következők érvényesek: F A = m F l ⋅ g = ρ F l ⋅ V F l ⋅ g
Mivel az elmerült test és a kiszorított anyag térfogata megegyezik, a két erő viszonyát a test sűrűsége és az anyag sűrűsége határozza meg, függetlenül attól, hogy egy test süllyed, lebeg, emelkedik vagy úszik. Meg kell jegyezni, hogy a test esetében mindig figyelembe kell venni az átlagos sűrűséget.
Tehát z. B. nehéz acélból készült acélból készült hajó, mert átlagos sűrűsége kisebb, mint a vízé. Az acélnak és minden bizonnyal a hajó rakományának is nagyobb a sűrűsége, mint a víznél, de meg kell jegyeznünk, hogy a hajóban sok üreg is van, így a hajó átlagos sűrűsége kisebb, mint a víz.
Az összes kapcsolatot az 5. ábra áttekintése mutatja.
Példákat is adunk. A készítmények és példák a vízre vonatkoznak. Ugyanakkor vonatkoznak minden más folyadékra és gázra, különösen a levegőre is.