1. Strona główna
    2. /
  2. Fizyka
    3. /
  3. Warunki pływania ciał

Warunki pływania ciał

Jak wynika z twierdzenia Archimedesa na ciało zanurzone w płynie działa siła wyporu, której kierunek ma przeciwny zwrot niż ciężar tego ciała.
Na rysunku przedstawiono trzy sytuacje, w których ciała zanurzone w płynie zachowują się w inny sposób.
Sytuacja 1.
Ciało tonie, gdyż jego ciężar (Q) jest większy od siły wyporu (Fw). Zatem wypadkowa siła działająca na ciało jest skierowana pionowo w dół. Sytuacja taka może mieć miejsce tylko wtedy, gdy gęstość ciała jest większa ρ od gęstości cieczy ρc.

Sytuacja 2.
Ciało pływa na dowolnej głębokości. W tej sytuacji, zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki, działające na ciało siły grawitacji i wyporu się równoważą. Zatem gęstości ciała i cieczy muszą być sobie równe.

Sytuacja 3.
Ciało pływa częściowo zanurzone w cieczy. W tej sytuacji działające siły grawitacji i wyporu także się równoważą, jednak siła wyporu pochodzi jedynie od tej części ciała, która jest zanurzona w płynie. Oznacza to, że w tym przypadku gęstość ciała musi być mniejsza od gęstości cieczy.

Warunki pływania ciał – przykład.

Kra lodowa o powierzchni 100m2 i grubości 0,5m pływa po powierzchni morza. Ile maksymalnie niedźwiedzi polarnych o masie 500kg może znajdować się jednocześnie na krze, aby ona nie zatonęła? Przyjmij, że gęstości lodu i wody słonej są odpowiednio równe 920 kg/m3  1030 kg/m3.

Dane:                                     Szukane:
S = 100m2                                N = ?
h = 0,5 m
m = 500kg
ρl = 920kg/m3
ρw = 1030kg/m3

Rozwiązanie:
Warunki pływania ciał

Rys. Monika Pilch


Aby kra nie zatonęła jej całkowity ciężar wraz z niedźwiedziami musi być zrównoważony przez siłę wyporu:

NQ _{1} +Q _{2} =F _{w}
 
Odpowiednie siły są równe:

Q _{1} =mg

Q _{2} =m _{l} \cdot g

F _{w} =m _{w} \cdot g, zatem:

Nmg+m _{l} g=m _{w} g \Rightarrow N= \frac{m _{w}-m _{l} }{m}
 
Masy wypartej wody i kry są odpowiednio równe:

m _{w} = \rho _{w} \cdot S \cdot h

m _{l} = \rho _{l} \cdot S \cdot h , więc:

N= \frac{ \rho _{w}Sh- \rho _{l}Sh}{m} = \frac{Sh( \rho _{w}- \rho _{l} ) }{m}

N= \frac{100m ^{2} \cdot 0,5 \left (1030 \frac{kg}{m ^{3} }-920 \frac{kg}{m ^{3} } \right )}{500kg}

N=11

Polecamy również:

  • Prawo Pascala

    Prawo Pascala dotyczy wartości ciśnienia w płynie (cieczy lub gazie), będącego wynikiem działania siły zewnętrznej. Więcej »

  • Ciśnienie hydrostatyczne

    Ciśnienie (p) jest skalarną wielkością fizyczną, zdefiniowaną jako stosunek siły parcia (F) do pola powierzchni ciała  (S), na którą ta siła działa: Więcej »

Zobacz również

Losowe zadania

Komentarze (0)
Wynik działania 3 + 5 =
Ostatnio komentowane
Dowód nie wprost
bazinga
• 2024-09-12 14:55:28
Wojna chłopska w Niemczech (1524-1526)
Dodajmy, że było to również ostatnie powstanie wendyjskie (słowiańskie) na terenie N...
• 2024-09-04 21:32:33
Idiota – streszczenie
DZIĘKUJĘ
• 2024-07-31 13:21:34
Najazdy barbarzyńców na Rzym
I cóż miał rację Marek Aureliusz który chciał podbić Germanię uderzeniem przez Mor...
• 2024-07-06 19:45:33
Ampere
O tym, że zmienne w czasie pole elektryczne jest źródłem pola magnetycznego, napisał ...
• 2024-06-27 07:25:33