La legge di Archimede è F = ρ.Vg. Il significato di questa legge è che un oggetto immerso in un liquido subirà una forza verso l'alto pari al peso del liquido spostato dall'oggetto.
Come può una nave con un carico così pesante essere in grado di galleggiare sull'oceano? Questa domanda troverà risposta quando comprenderete i principi della legge di Archimede. Quanto segue è una spiegazione del significato della legge di Archimede ed esempi di problemi di risoluzione dei problemi relativi alla legge di Archimede.
Storia della legge di Archimede
Sai chi è Archimede? Cosa ha scoperto Archimede ai suoi tempi?
Un giorno il re Ierone II chiese ad Archimede di indagare se la sua corona d'oro fosse mescolata con argento o meno. Archimede pensò seriamente a questa questione. Finché non si sentì molto stanco e si gettò nel bagno pubblico pieno d'acqua.
Poi, ha notato che c'era acqua che cadeva sul pavimento e subito ha trovato la risposta. Si alzò in piedi e corse nudo fino alla casa. Quando è tornato a casa ha gridato a sua moglie: "Eureka! Eureka! " che significa "ho trovato! Ho trovato! " Poi ha fatto la legge di Archimede.
Attraverso la storia di Archimede, possiamo vedere che il principio della legge di Archimede riguarda la portanza o la forza di galleggiamento su un fluido (liquido o gas) contro un oggetto. Quindi con la forza di galleggiamento di un oggetto liquido, oggetti di diverso tipo, a causa della diversa densità, hanno una forza di galleggiamento diversa. Questo è ciò che ha permesso ad Archimede di rispondere alle domande del re e di dimostrare che la corona del re Ierone II era accecata da una miscela di oro e argento.
Capire la legge di Archimede
La legge di Archimede recita:
" Un oggetto che è parzialmente o completamente immerso in un liquido subirà una forza verso l'alto pari al peso del liquido spostato dall'oggetto. "
Il significato della parola trasferita nel suono della legge di Archimede è il volume del liquido che trabocca, viene premuto in modo tale che sembra che ci sia un aumento di volume quando un oggetto è immerso nel liquido.
La quantità di liquido che viene spostata / pressata ha un volume pari al volume dell'oggetto immerso / immerso nel liquido. Quindi, secondo la legge di Archimede, la forza di galleggiamento (Fa) ha lo stesso valore del peso del liquido (wf) che viene spostato.
Formule della legge di Archimede
L'applicazione della legge di Archimede è molto utile in molte vite come determinare quando un sottomarino galleggia, si libra o affonda. Bene, ecco i principi di base della formula della legge di Archimede.
Leggi anche: 16 regni islamici nel mondo (COMPLETO) + spiegazioneQuando un oggetto si trova in un fluido, il volume del liquido viene trasferito uguale al volume dell'oggetto nel liquido. Se il volume del liquido trasferito è V e la densità del fluido (massa per unità di volume) è ρ, la massa del fluido trasferito è:
m = ρ.V
La quantità di peso del fluido trasferito è
w = mg = ρ.Vg
Secondo il principio di Archimede, l'entità della pressione verso l'alto è uguale al peso dell'oggetto che viene spostato:
Fa = w = ρ.Vg
Se un sistema è in equilibrio, può essere formulato
Fa = w
ρf.Vbf.g = ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informazione:
m = massa (kg)
ρ = densità (kg / m3)
V = volume (m3)
Fa = galleggiabilità (N)
g = accelerazione dovuta alla gravità (m / s2)
wf = peso dell'oggetto (N)
ρf = densità del fluido (kg / m3)
Vbf = volume dell'oggetto immerso nel liquido (m3)
ρb = densità dell'oggetto (kg / m3)
Vb = volume dell'oggetto (m3)
Galleggiante, galleggiante e affondante
Se un oggetto è immerso in un liquido o fluido, ci sono 3 possibilità che si verificano, vale a dire fluttuare, fluttuare e affondare .
Oggetto galleggiante
Un oggetto in un liquido galleggia se la densità dell'oggetto è inferiore alla densità del liquido (ρb <ρf). Quando un oggetto galleggia, solo una parte del volume dell'oggetto è immersa nel liquido, mentre l'altra parte si trova sopra la superficie dell'acqua in uno stato di galleggiamento. In modo che il volume dell'oggetto sia diviso nel volume dell'oggetto che è sommerso e nel volume dell'oggetto che sta fluttuando.
Vb = Vb '+ Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Poiché solo una parte è immersa in un liquido, si applica l'equazione per la forza ascendente con gravità:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Informazione:
Vb '= volume dell'oggetto galleggiante (m3)
Vbf = volume dell'oggetto immerso nel fluido (m3)
Vb = volume dell'intero oggetto (m3)
Fa = galleggiabilità (N)
ρf = densità del liquido (kg / m3)
g = gravità (m / s2)
Oggetti fluttuanti
Gli oggetti nel liquido galleggiano quando la densità dell'oggetto è uguale alla densità del liquido (ρb = ρf). L'oggetto galleggiante sarà tra la superficie del liquido e il fondo della nave.
Poiché la densità di oggetti e liquidi è la stessa, allora:
FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g
Informazione:
Fa = galleggiabilità (N)
ρf = densità del liquido (kg / m3)
ρb = densità dell'oggetto (kg / m3)
Vb = volume dell'oggetto (m3)
g = gravità (m / s2)
Oggetto sommerso
Quando la densità dell'oggetto è maggiore della densità del liquido (ρb> ρf ) , l'oggetto affonderà e si troverà sul fondo del recipiente. Legge applicabile:
Fa = wu - wf
In un oggetto sommerso, l'intero volume dell'oggetto è immerso nell'acqua, quindi il volume dell'acqua spostato è uguale al volume totale dell'oggetto. Con questo otteniamo la relazione tra l'equazione della forza di sollevamento e l'oggetto che affonda attraverso la relazione di massa.
Leggi anche: Come scrivere recensioni di libri ed esempi (libri di narrativa e saggistica)ρf.Vb = mu - mf
Informazione:
Fa = galleggiabilità (N)
wu = peso dell'oggetto in aria / peso effettivo (N)
wf = peso dell'oggetto nel liquido (N)
g = gravità (m / s2)
Vb = volume totale dell'oggetto (m3)
ρf = densità dell'acqua (kg / m3)
mu = massa in aria (kg)
mf = massa nel liquido (kg)
Esempio di problema della legge di Archimede
Problema di esempio 1
La densità dell'acqua di mare è di 1025 kg / m3, calcola il volume della roccia immersa nell'acqua di mare se il peso dell'acqua di mare spostata dalla roccia è di 2 Newton!
Noto:
ρf = 1025 kg / m3
wf = 2 N
g = 9,8 m / s2
Ricercato: pietra V. . . ?
Risposta:
Peso dell'acqua di mare: w = mg
Galleggiabilità: Fa = ρf. g. Vbf
Il peso della sostanza dell'acqua versata è uguale alla galleggiabilità della roccia, quindi può essere scritto
w = Fa
w = ρf.g.Vb
2 = 1025. (9,8) .Vb
2 = 10,045.Vb
Vb = 10,045 / 2
Vb = 1.991 x 10-4 m3 = 199,1 cm3
Quindi il volume della roccia immersa è di 199,1 cm3
Problema di esempio 2
Un oggetto pesa nell'aria 500 N. Determina la densità dell'oggetto se il peso dell'oggetto nell'acqua è 400 N e la densità dell'acqua è 1.000 kg / m3!
Noto:
wu = 500 N
wf = 400 N
ρa = 1000 Kg / m3
Ricercato: ρb?
Risposta:
Fa = wu - wf
Fa = 500 N - 400 N
Fa = 100 N
ρb / ρf = wu / Fa
ρb / 1000 = 500/100
100 ρb = 500.000
ρb = 500.000 / 100
ρb = 5.000 kg / m3
Quindi la densità dell'oggetto è di 5.000 kg / m3
Problema di esempio 3
Determina la densità del tappo se il 75% del volume del sughero è immerso in acqua e la densità dell'acqua è di 1 grammo / cm3!
Noto:
ρf = 1 gr / cm3
Vf = 0,75 Vg
Ricercato: ρg. . . ?
Risposta:
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 1. (0,75 Vg)
ρg = 0,75 gr / cm3
Quindi la densità del tappo è di 0,75 gr / cm3
Problema di esempio 4
Un blocco ha una densità di 2.500 kg / m3 e quando è in aria pesa 25 Newton. Determina il peso del blocco in acqua se la densità dell'acqua è 1000 kg / m3 e l'accelerazione dovuta alla gravità è 10 m / s2!
Noto:
ρb = 2.500 kg / m3
wu = 25 N
ρf = 1000 kg / m3
Ricercato: wf?
Risposta:
ρb / ρf = wu / Fa
(2500) / (1000) = 25 / Fa
2,5 Fa = 25
Fa = 25 / 2,5
Fa = 10 N
Quando un oggetto affonda, si applica:
Fa = wa-wf
10 = 25 - wf
wf = 25-10
wf = 15 N
Quindi il peso del blocco nell'acqua è di 15 Newton
Riferimento : Eureka! Il principio di Archimede