Хөвөх хүч нь таталцлын эсрэг хүч бөгөөд энэ нь шингэнд живсэн бүх объектод нөлөөлдөг. Шингэн дотор биет байрлуулахад түүний масс нь шингэнийг (шингэн эсвэл хий) дардаг бол хөвөх хүч нь объектыг таталцлын эсрэг түлхдэг. Ерөнхийдөө энэ хөвөх хүчийг тэгшитгэлээр тооцоолж болно Fa = В.t × × г, Ф -тэй хамтa нь хөвөх хүч юм, В.t нь живсэн зүйлийн эзэлхүүн, шингэний нягт, g нь таталцлын хүч юм. Объектын хөвөх чадварыг хэрхэн тодорхойлох талаар сурахын тулд доорх 1 -р алхамыг үзнэ үү.
Алхам
2 -ийн 1 -р арга: Хөвөх хүчний тэгшитгэлийг ашиглах
Алхам 1. Объектын живсэн хэсгийн эзлэхүүнийг ол
Объект дээр ажилладаг хөвөх хүч нь живсэн зүйлийн эзэлхүүнтэй пропорциональ байна. Өөрөөр хэлбэл, объектын живсэн хатуу хэсэг нь том байх тусам объект дээр хөдөлж буй хөвөх хүч нь илүү их байх болно. Энэ нь шингэнд живсэн биетүүд уг объектыг дээш түлхдэг хөвөх хүчтэй гэсэн үг юм. Объект дээр ажиллаж буй хөвөх хүчийг тооцоолж эхлэхийн тулд таны хийх ёстой хамгийн эхний зүйл бол шингэнд живсэн зүйлийн эзлэхүүнийг тодорхойлох явдал юм. Хөвөх тэгшитгэлийн хувьд энэ утга нь метрээр байх ёстой3.
- Шингэнд бүрэн живсэн зүйлийн хувьд живсэн эзлэхүүн нь тухайн зүйлийн эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Шингэний гадаргуугаас дээш хөвж буй объектуудын хувьд зөвхөн гадаргуугаас доош эзлэхүүнийг тооцдог.
- Жишээлбэл, бид усан дээр хөвж буй резинэн бөмбөг дээр ажилладаг хөвөх хүчийг олохыг хүсч байна гэж бодъё. Хэрэв резин бөмбөг нь 1 м -ийн диаметртэй төгс бөмбөрцөг бөгөөд тэн хагас нь усанд живж хөвдөг бол бөмбөрцгийн нийт эзэлхүүнийг олж, хоёр хуваах замаар живсэн хэсгийн эзлэхүүнийг олох боломжтой. Бөмбөрцгийн эзэлхүүн нь (4/3) (радиус)3, манай бөмбөрцгийн эзэлхүүн (4/3) π (0, 5) гэдгийг бид мэднэ.3 = 0.524 метр3. 0, 524/2 = 0.262 метр3 угаалтуур.
Алхам 2. Шингэнийхээ нягтыг олоорой
Хөвөх чадварыг олох дараагийн алхам бол нягтралыг тодорхойлох явдал юм (килограмм/метрээр)3) объектыг дүрсэн шингэний тухай. Нягт гэдэг нь объект эсвэл бодисын массын эзэлхүүнтэй харьцуулсан хэмжилт юм. Хэрэв ижил эзэлхүүнтэй хоёр объект өгвөл илүү нягтралтай объект илүү их масстай болно. Дүрмийн дагуу объект усанд автсан шингэний нягтрал их байх тусам хөвөх хүч нэмэгдэх болно. Шингэний хувьд нягтралыг тодорхойлох хамгийн хялбар арга бол үүнийг лавлах материалаас хайх явдал юм.
- Бидний жишээн дээр манай бөмбөг усанд хөвдөг. Эрдэм шинжилгээний эх сурвалжийг судалж үзэхэд ус ойролцоогоор нягтралтай болохыг олж мэдэх боломжтой. 1000 кг/метр3.
- Бусад өргөн хэрэглэгддэг шингэний нягтыг инженерийн эх сурвалжид жагсаасан болно. Жагсаалтын нэгийг эндээс олж болно.
Алхам 3. Таталцлын хүчийг (эсвэл бусад доош чиглэсэн хүчийг) ол
Шингэн дотор живэх эсвэл хөвөхөөс үл хамааран таталцлын хүч үргэлж байдаг. Бодит ертөнцөд доош чиглэсэн хүчний тогтмол нь тэнцүү байна 9.81 Ньютон/кг. Гэсэн хэдий ч төвөөс зугтах хүч гэх мэт бусад хүчнүүд шингэн болон түүний дотор живсэн объектод нөлөөлөх тохиолдолд бүх системийн хувьд доош чиглэсэн цэвэр хүчийг тодорхойлохын тулд энэ хүчийг бас анхаарч үзэх шаардлагатай.
- Бидний жишээн дээр бид ердийн, статик системтэй ажиллаж байгаа тул шингэн ба объектод нөлөөлөх цорын ганц доошоо чиглэх хүчийг ерөнхий таталцлын хүч гэж үзэж болно. 9.81 Ньютон/кг.
- Гэсэн хэдий ч хувин усанд хөвж буй манай бөмбөгийг өндөр хурдтайгаар хэвтээ чиглэлд дугуйлвал яах вэ? Энэ тохиолдолд хувин ус болон бөмбөг асгарахааргүй хангалттай хурдан эргэлдэж байгаа гэж үзвэл энэ тохиолдолд доошлох хүчийг дэлхийн таталцлын хүчээр биш харин хувингийн савлуураар үүсгэсэн төвөөс зугтах хүчнээс авах болно.
Алхам 4. Эзлэхүүн × нягтрал × таталцлыг үржүүлэх
Хэрэв танд объектын эзлэхүүний утга байгаа бол (метрээр)3), таны шингэний нягтрал (килограмм/метрээр)3), мөн таталцлын хүч (таны системийн доош чиглэсэн хүч) тул хөвөх чадварыг олох нь маш хялбар байдаг. Ньютон дахь хөвөх хүчийг олохын тулд эдгээр гурван утгыг үржүүлээрэй.
Үнэт зүйлсээ F тэгшитгэлд оруулснаар жишээ асуудлаа шийдьеa = В.t × × г. Fa = 0.262 метр3 × 1,000 кг/метр3 × 9.81 Ньютон/кг = 2,570 Ньютон.
Алхам 5. Хөвөх чадварыг таталцлын хүчтэй харьцуулж, таны объект хөвж байгаа эсэхийг шалгаарай
Хөвөх тэгшитгэлийг ашиглан биетийг шингэн рүү түлхэж, гадагшлуулах хүчийг олоход хялбар байдаг. Гэсэн хэдий ч бага зэрэг нэмэлт хүчин чармайлт гаргаснаар объект хөвөх эсвэл живэх эсэхийг тодорхойлох боломжтой болно. Зүгээр л бүхэл бүтэн объектын хөвөх хүчийг олоорой (өөрөөр хэлбэл V -ийн утгыг бүхэлд нь ашиглана уу)t), дараа нь G = (объектын масс) (9.81 метр/секунд) тэгшитгэлээр доош нь түлхэж буй таталцлын хүчийг олоорой.2). Хэрэв хөвөх хүч нь таталцлын хүчнээс их байвал объект хөвөх болно. Нөгөө талаас таталцлын хүч нь хөвөх хүчнээс их байвал объект живнэ. Хэрэв хэмжигдэхүүн ижил байвал тухайн объектыг хөвдөг гэж хэлдэг.
-
Жишээлбэл, 20 кг жинтэй, 0.75 м диаметртэй, 1.25 м өндөртэй модон цилиндр торх усанд хөвөх эсэхийг мэдэхийг хүсч байна гэж хэлье. Энэ асуудал хэд хэдэн алхамыг ашиглах болно:
- Бид эзэлхүүнийг V = (радиус) цилиндрийн эзлэхүүний томъёогоор олж болно.2(өндөр). V = (0, 375)2(1, 25) = 0.55 метр3.
- Дараа нь таталцлын хүчийг энгийн, энгийн нягтралтай ус гэж үзвэл бид торхны хөвөх хүчийг олж чадна. 0.55 метр3 × 1000 килограмм/метр3 × 9.81 Ньютон/кг = 5,395, 5 Ньютон.
- Одоо бид торхны таталцлын хүчийг олох хэрэгтэй. G = (20 кг) (9.81 метр/сек2) = 196.2 Ньютон. Энэ хүч нь хөвөх хүчнээс бага тул баррель хөвөх болно.
Алхам 6. Таны шингэн хий бол ижил аргыг хэрэглээрэй
Хөвүүртэй холбоотой асуудал дээр ажиллахдаа тухайн объект живсэн шингэн нь шингэн байх албагүй гэдгийг мартаж болохгүй. Хий нь бас шингэн бөгөөд хэдийгээр бусад бодисуудтай харьцуулахад хий нь маш бага нягтралтай боловч хий дотор хөвж буй тодорхой массыг дэмжиж чаддаг. Энгийн гелийн бөмбөлөг бол үүний нотолгоо юм. Бөмбөлөг дэх хий нь эргэн тойрон дахь шингэнээс (орчны агаар) бага нягт учраас бөмбөлөг хөвдөг!
2 -ийн 2 -р арга: Энгийн хөвөх туршилт хийх
Алхам 1. Жижиг аяга эсвэл аягыг том саванд хийнэ
Гэрийн зарим эд зүйлсийн хувьд туршилтын явцад хөвөх чадварын зарчмуудыг харахад хялбар байдаг! Энэхүү энгийн туршилтаар бид живсэн биет нь живсэн зүйлийн эзэлхүүнтэй тэнцэх хэмжээний шингэнийг нүүлгэн шилжүүлдэг тул хөвөх хүчийг мэдэрдэг болохыг харуулах болно. Үүнийг хийхдээ бид энэ туршилтаар объектын хөвөх хүчийг олох практик аргыг харуулах болно. Эхлэхийн тулд аяга, аяга гэх мэт жижиг, нээлттэй савыг том сав, хувин гэх мэт том саванд хийнэ.
Алхам 2. Жижиг савыг ирмэг хүртэл дүүргэнэ
Дараа нь жижиг савыг усаар дүүргэнэ. Та ус асгахгүйгээр сав шиг өндөр байхыг хүсч байна. Энд болгоомжтой байгаарай! Хэрэв та ус асгасан бол дахин оролдохын өмнө том савыг хоослох хэрэгтэй.
- Энэхүү туршилтын зорилгоор ус нь 1000 кг/метр ерөнхий нягтралтай гэж үзэх нь зөв юм3. Хэрэв та далайн ус эсвэл огт өөр шингэн хэрэглэдэггүй бол ихэнх төрлийн ус нь энэ лавлагааны утгатай бараг ижил нягтралтай байдаг тул бага зэргийн ялгаа нь бидний үр дүнг өөрчлөхгүй.
- Хэрэв танд нүдний дусаалга байгаа бол энэ нь жижиг саванд усны түвшинг дээшлүүлэхэд маш их хэрэгтэй болно.
Алхам 3. Жижиг зүйлийг живүүлэх
Дараа нь жижиг саванд багтах, усаар гэмтэхгүй жижиг объектыг хайж олоорой. Энэ объектын жинг килограммаар олоорой (та грамм авч, килограмм болгон хөрвүүлэх масштаб эсвэл тэнцвэрийг ашиглаж болно). Дараа нь хуруугаа норгохгүй, аажмаар, эргэлзээгүйгээр зүйлийг усанд дүрж эхлэх хүртэл нь дүрж эсвэл бага зэрэг барьж, дараа нь суллаж болно. Жижиг саванд байгаа зарим ус гадна талын саванд асгарч байгааг та анзаарах болно.
Бидний жишээн дээр бид 0.05 кг жинтэй тоглоомон машиныг жижиг саванд дүрсэн гэж бодъё. Бид энэ машины хөвөх чадварыг тооцоолохын тулд түүний эзэлхүүнийг мэдэх шаардлагагүй, учир нь үүнийг дараагийн алхам дээр харах болно
Алхам 4. Асгарсан усыг цуглуулж тоолно
Хэрэв та объектыг усанд живүүлэх юм бол энэ нь усны зарим хэсгийг нүүлгэн шилжүүлдэг, эс тэгвээс усыг усанд оруулах газар байхгүй болно. Объект усыг түлхэхэд ус буцааж түлхэж, хөвөх хүчийг бий болгодог. Жижиг савнаас асгарсан усыг аваад жижиг хэмжих аяганд хийнэ. Хэмжих аяга дахь усны хэмжээ нь живсэн зүйлийн эзэлхүүнтэй тэнцүү байна.
Өөрөөр хэлбэл, хэрэв таны объект хөвөх юм бол асгарч буй усны хэмжээ нь усны гадаргуу доор живсэн биетийн хэмжээтэй тэнцүү байх болно. Хэрэв таны объект живсэн бол асгарч буй усны хэмжээ нь тухайн объектын нийт эзэлхүүнтэй тэнцүү байна
Алхам 5. Асгарсан усны массыг тооцоол
Усны нягтралыг мэдэж, хэмжих аяганд асгарч буй усны хэмжээг хэмжиж чаддаг тул та түүний массыг олж чадна. Зөвхөн дууны хэмжээг метр болгон өөрчил3 (Онлайнаар хөрвүүлэх туслах хэрэгсэл нь тусалж чадна), усны нягтаар (1,000 килограмм/метр) үржүүлнэ3).
Бидний жишээн дээр манай тоглоомон машин жижиг саванд живж, ойролцоогоор хоёр хоолны халбагыг (0.0003 метр) хөдөлгөдөг гэж бодъё3). Усны массыг олохын тулд бид үүнийг нягтралаар нь үржүүлэх болно: 1000 килограмм/метр3 × 0.0003 метр3 = 0.03 кг.
Алхам 6. Асгарсан усны массыг объектын масстай харьцуулж үзээрэй
Усанд живж буй объектын масс, асгарсан усны массыг мэддэг болсон тул аль масс нь илүү том болохыг олж мэдэхийн тулд тэдгээрийг харьцуулж үзээрэй. Хэрэв жижиг саванд живсэн биетийн масс асгарсан уснаас их байвал объект живнэ. Нөгөөтэйгүүр, асгарсан усны масс их байвал объект хөвөх болно. Энэ бол туршилтын хөвөх хүчний зарчим юм - объект хөвөхийн тулд тухайн объектын массаас их масстай усыг нүүлгэх ёстой.
- Тиймээс бага масстай боловч их хэмжээний эзэлхүүнтэй объектууд нь хамгийн амархан хөвдөг объектуудын төрөл юм. Энэ шинж чанар нь хөндий биетүүд маш амархан хөвдөг гэсэн үг юм. Сэлүүрт завийг төсөөлөөд үз дээ - кано нь дотроо хөндий учраас сайн хөвдөг тул том масстай байхгүйгээр маш их ус хөдөлгөж чаддаг. Хэрэв завь хөндий биш (хатуу) байвал кано зөв хөвөхгүй.
- Бидний жишээн дээр машин асгарсан уснаас (0.03 килограмм) илүү их жинтэй (0.05 килограмм) байна. Энэ нь бидний ажиглаж буй зүйлтэй санал нийлж байна: машинууд живж байна.
