Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Mecanica » Flotabilitatea – Principiul lui Arhimede

Flotabilitatea – Principiul lui Arhimede

postat în: Mecanica 0

Când sunt plasate într-un fluid, unele obiecte plutesc datorită unei forțe de plutire. De unde vine această forță de plutire? De ce unele lucruri plutesc, iar altele nu? Obiectele care se scufundă primesc vreun sprijin din partea fluidului? Este corpul dumneavoastră susținut de atmosferă sau sunt afectate doar baloanele cu heliu (Figura 14.19)?

Flotabilitatea
Credit b: modificarea lucrării lui Allied Navy; credit c: modificarea lucrării lui „Crystl”/Flickr

Figura 14.19 (a) Chiar și obiectele care se scufundă, precum această ancoră, sunt parțial susținute de apă atunci când sunt scufundate. (b) Submarinele au densitate reglabilă (tancuri de balast), astfel încât să poată pluti sau scufunda după dorință. (c) Baloanele pline cu heliu trag în sus sforile lor, demonstrând efectul de plutire al aerului.

Răspunsurile la toate aceste întrebări, și la multe altele, se bazează pe faptul că presiunea crește odată cu adâncimea într-un fluid. Aceasta înseamnă că forța în sus pe partea inferioară a unui obiect dintr-un fluid este mai mare decât forța în jos de pe partea de sus a obiectului. Există o forță ascendentă, sau forță de plutire, asupra oricărui obiect din orice fluid (Figura 14.20). Dacă forța de plutire este mai mare decât greutatea obiectului, acesta se ridică la suprafață și plutește. Dacă forța de plutire este mai mică decât greutatea obiectului, obiectul se scufundă. Dacă forța de plutire este egală cu greutatea obiectului, obiectul poate rămâne suspendat la adâncimea sa actuală. Forța de plutire este întotdeauna prezentă, indiferent dacă obiectul plutește, se scufundă sau este suspendat într-un fluid.

FORȚA DE PLUTIRE

Forța de plutire este forța ascendentă asupra oricărui obiect din orice fluid.

 

Forța de plutire

Figura 14.20 Presiunea datorată greutății unui fluid crește odată cu adâncimea deoarece p = hpg. Această modificare a presiunii și forța ascendentă asociată pe partea inferioară a cilindrului sunt mai mari decât forța descendentă pe partea superioară a cilindrului. Diferențele de forță au ca rezultat forța de plutire FB. (Forțele orizontale se anulează.)

Principiul lui Arhimede

Cât de mare este forța de plutire? Pentru a răspunde la această întrebare, gândiți-vă la ce se întâmplă atunci când un obiect scufundat este îndepărtat dintr-un fluid, ca în Figura 14.21. Dacă obiectul nu ar fi în fluid, spațiul ocupat de obiect ar fi umplut de fluid cu greutatea wfl. Această greutate este susținută de fluidul din jur, astfel încât forța de plutire trebuie să fie egală cu wfl, greutatea fluidului deplasat de obiect.

PRINCIPIUL LUI ARHIMEDE

Forța de plutire asupra unui obiect este egală cu greutatea fluidului pe care îl înlocuiește. Sub formă de ecuație, principiul lui Arhimede este

FB = wfl,

unde FB este forța de plutire și wfl este greutatea fluidului înlocuit de obiect.

 

Acest principiu este numit după matematicianul și inventatorul grec Arhimede (cca. 287–212 î.e.n.), care a afirmat acest principiu cu mult înainte ca să fie bine stabilite conceptele de forță.

Principiul lui Arhimede

Figura 14.21 (a) Un obiect scufundat într-un fluid suferă o forță de plutire FB. Dacă FB este mai mare decât greutatea obiectului, obiectul se ridică. Dacă FB este mai mic decât greutatea obiectului, obiectul se scufundă. (b) Dacă obiectul este îndepărtat, acesta este înlocuit cu un fluid cu greutate wfl. Deoarece această greutate este susținută de fluidul înconjurător, forța de plutire trebuie să fie egală cu greutatea fluidului deplasat.

Principiul lui Arhimede se referă la forța de flotabilitate care rezultă atunci când un corp este scufundat într-un fluid, parțial sau total. Forța care asigură presiunea unui fluid acționează asupra unui corp perpendicular pe suprafața corpului. Cu alte cuvinte, forța datorată presiunii din partea de jos este îndreptată în sus, în timp ce în partea de sus, forța datorată presiunii este îndreptată în jos; forțele datorate presiunilor laterale sunt îndreptate spre corp.

Deoarece partea inferioară a corpului este la o adâncime mai mare decât partea superioară a corpului, presiunea din partea inferioară a corpului este mai mare decât presiunea din partea superioară, așa cum se arată în Figura 14.20. Prin urmare, asupra corpului acționează o forță ascendentă netă. Această forță ascendentă este forța de flotabilitate, sau pur și simplu de flotabilitatea.

Sursa: Physics, University Physics (OpenStax), gratuit sub licență CC BY 4.0. Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu. © 2023 MultiMedia Publishing, Fizica, Volumul 1

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9.99$35.00 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9.99$35.00 Selectează opțiunile
Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O privire de ansamblu asupra mecanicii clasice, care intenționează să ofere o acoperire a principiilor și tehnicilor fundamentale, un domeniu vechi dar care se află la baza întregii fizicii, și care în ultimii ani a cunoscut o dezvoltare rapidă. Se … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4.99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *