Cara Mengira Keapungan: 12 Langkah (dengan Imej)

Isi kandungan:

Cara Mengira Keapungan: 12 Langkah (dengan Imej)
Cara Mengira Keapungan: 12 Langkah (dengan Imej)

Video: Cara Mengira Keapungan: 12 Langkah (dengan Imej)

Video: Cara Mengira Keapungan: 12 Langkah (dengan Imej)
Video: ASAS MENGIRA ISIPADU BAB 6 TINGKATAN 2 2024, Mac
Anonim

Daya apung adalah daya yang bertindak ke arah yang berlawanan dengan arah graviti yang mempengaruhi semua objek yang terendam dalam bendalir. Apabila objek diletakkan dalam bendalir, beratnya mendorong cairan (cecair atau gas), sementara daya apung mendorong objek ke atas, bertindak melawan graviti. Secara umum, daya ini dapat dikira dengan persamaan FB = Vs × D × g, di mana FB ialah daya apung, Vs adalah isipadu terendam, D adalah ketumpatan bendalir di mana objek itu tenggelam, dan g adalah daya graviti. Untuk mengetahui cara menentukan daya apung objek, lihat langkah 1 untuk memulakan.

langkah-langkah

Kaedah 1 dari 2: Menggunakan persamaan daya apung

Hitung Keapungan Langkah 1
Hitung Keapungan Langkah 1

Langkah 1. Cari isipadu bahagian objek yang terendam

Daya apung yang bertindak pada objek berkadar terus dengan isipadu objek yang terendam. Dengan kata lain, semakin padat objek, semakin besar daya apung yang bertindak padanya. Ini bermaksud bahawa bahkan objek yang tenggelam dalam cecair mempunyai kekuatan yang mendorongnya ke atas. Untuk mula mengira intensiti ini, langkah pertama adalah menentukan isipadu objek yang terendam. Untuk persamaan, nilai ini mestilah dalam meter3.

  • Untuk objek yang benar-benar tenggelam dalam bendalir, isipadu terendam adalah sama dengan objek. Bagi mereka yang terapung di permukaan cecair, hanya isipadu di bawah permukaan yang dipertimbangkan.
  • Sebagai contoh, katakan kita ingin mencari daya apung yang bertindak pada bola getah yang terapung di dalam air. Sekiranya bola adalah bola yang sempurna, berdiameter satu meter, dan separuh terapung di dalam air, kita dapat mencari isipadu bahagian yang terendam dengan mencari jumlah isi sfera dan dibahagi dengan dua. Oleh kerana isipadu sfera diberikan oleh (4/3) π (radius)3, diketahui bahawa kita akan mendapat hasil dari (4/3) π (0, 5)3 = 0.524 meter3. 0, 524/2 = 0.262 meter3 tenggelam.
Hitung Keapungan Langkah 2
Hitung Keapungan Langkah 2

Langkah 2. Cari ketumpatan cecair anda

Langkah seterusnya dalam proses mencari daya apung adalah menentukan ketumpatan (dalam kilogram / meter3) objek yang terendam. Ketumpatan adalah ukuran berat relatif objek atau bahan mengikut isipadu. Memandangkan dua objek dengan isipadu sama, satu dengan ketumpatan yang lebih besar akan lebih berat. Sebagai peraturan, semakin besar ketumpatan bendalir, semakin besar daya apung yang diberikannya. Dengan cecair, secara amnya lebih mudah untuk menentukan ketumpatan dengan melihat bahan rujukan.

  • Dalam contoh kita, bola melayang di atas air. Dengan berunding dengan tenaga akademik, kita dapati bahawa ketumpatan air hampir habis 1000 kilo / meter3.
  • Ketumpatan cecair biasa yang lain disenaraikan dalam sumber kejuruteraan. Senarai ini boleh didapati di sini.
Hitungkan Keapungan Langkah 3
Hitungkan Keapungan Langkah 3

Langkah 3. Cari daya graviti (atau daya ke bawah yang lain)

Sama ada objek itu terapung atau tenggelam sepenuhnya, ia selalu dikenakan gaya graviti. Di dunia nyata, daya malar ini sama dengan 9, 81 Newton / kilo. Namun, dalam situasi di mana daya lain, seperti sentrifugal, bertindak pada cairan dan objek terendam, ia juga harus dipertimbangkan untuk menentukan jumlah daya ke bawah.

  • Dalam contoh kita, jika kita berurusan dengan sistem biasa dan pegun, kita dapat menganggap bahawa satu-satunya daya yang bertindak ke bawah adalah gaya graviti yang disebutkan di atas.
  • Namun, bagaimana jika bola kita melayang di dalam baldi air, berputar dengan pantas pada bulatan mendatar? Dalam kes ini, dengan andaian bahawa baldi berputar cukup cepat untuk memastikan bahawa air dan bola tidak jatuh, daya ke bawah dalam situasi ini akan berasal dari daya sentrifugal yang dibuat oleh gerakan baldi, bukan graviti bumi.
Hitung Keapungan Langkah 4
Hitung Keapungan Langkah 4

Langkah 4. Gandakan isipadu × ketumpatan × graviti

Apabila anda mempunyai nilai untuk isipadu objek anda (dalam meter 3, ketumpatan cecair anda (dalam kilogram / meter3) dan daya graviti (atau daya ke bawah sistem anda), mencari daya apung adalah mudah. Darabkan ketiga-tiga kuantiti ini untuk mencari kekuatan dalam newton.

Mari selesaikan contoh kita dengan menggantikan nilai kita menjadi persamaan FB = Vs × D × g. FB = 0.262 meter3 × 1000 kilo / meter3 × 9, 81 Newton / kilo = 2570 Newton.

Hitungkan Keapungan Langkah 5
Hitungkan Keapungan Langkah 5

Langkah 5. Ketahui apakah objek anda terapung dengan membandingkannya dengan daya graviti

Dengan menggunakan persamaan daya apung, mudah untuk mencari daya yang mendorong objek keluar dari bendalir di mana ia tenggelam. Walau bagaimanapun, dengan sedikit kerja lagi, mungkin juga untuk menentukan sama ada objek itu akan terapung atau tenggelam. Cukup cari daya apung untuk objek (dengan kata lain, gunakan keseluruhan isipadu sebagai Vs, kemudian cari daya graviti dengan persamaan G = (jisim objek) (9,81 meter / saat2). Sekiranya daya apung lebih besar daripada graviti, objek akan terapung. Tetapi jika daya graviti lebih besar, ia akan tenggelam. Sekiranya sama, objek itu disebut "neutral".

  • Sebagai contoh, katakan kita ingin tahu sama ada tong kayu silinder seberat 20 kilogram dengan diameter 0.75 meter dan ketinggian 1.25 meter akan terapung di atas air. Ini memerlukan beberapa langkah:

    • Kita dapat mengetahui isipadu dengan formula V = π (radius)2(tinggi). V = π (0, 375)2(1, 25) = 0, 55 meter3.
    • Selepas itu, dengan mengandaikan nilai lalai untuk graviti dan ketumpatan air, kita dapat menentukan daya apung pada tong. 0, 55 meter3 × 1000 kilo / meter3 × 9, 81 Newton / kilo = 5395, 5 Newton.
    • Sekarang kita perlu mencari daya graviti pada tong. G = (20 kg) (9.81 meter / saat2) = 196, 2 Newton. Ia jauh lebih kecil daripada daya apung, jadi tong akan terapung.
Hitungkan Keapungan Langkah 6
Hitungkan Keapungan Langkah 6

Langkah 6. Gunakan teknik yang sama apabila cecair anda adalah gas

Semasa menyelesaikan masalah jenis, jangan lupa bahawa cecair tidak harus menjadi cecair. Gas juga dianggap cecair dan, walaupun mempunyai ketumpatan yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis bahan lain, masih dapat menopang berat beberapa objek. Belon helium sederhana adalah bukti itu. Oleh kerana gas belon kurang padat daripada cecair di sekitarnya, ia melayang!

Kaedah 2 dari 2: Melakukan Eksperimen Keapungan Mudah

Hitungkan Keapungan Langkah 7
Hitungkan Keapungan Langkah 7

Langkah 1. Letakkan cawan kecil atau mangkuk ke dalam bekas yang lebih besar

Dengan beberapa barang dari rumah, mudah dilihat prinsip daya apung dalam tindakan! Dalam eksperimen sederhana ini, kita akan menunjukkan bahawa objek tenggelam mengalami tujahan kerana memindahkan isipadu bendalir sama dengan isipadu objek terendam. Semasa melakukan ini, kami juga menunjukkan cara mencari daya apung eksperimen. Untuk memulakan, letakkan bekas kecil, seperti mangkuk atau cawan, di dalam bekas yang lebih besar, seperti mangkuk atau baldi yang lebih besar.

Hitung Keapungan Langkah 8
Hitung Keapungan Langkah 8

Langkah 2. Isi bekas dari bahagian dalam hingga penuh

Kemudian isi bekas yang lebih besar dengan air. Anda mahu paras air naik ke tepi tanpa terbalik. Berhati-hati! Sekiranya air tumpah, kosongkan bekas yang lebih besar sebelum mencuba lagi.

  • Untuk percubaan ini, adalah selamat untuk menganggap bahawa air yang mempunyai ketumpatan air mempunyai nilai lalai 1000 kg / meter3. Kecuali anda menggunakan air masin atau cecair yang berbeza, kebanyakan jenis air mempunyai ketumpatan yang hampir dengan nilai rujukan.
  • Sekiranya anda mempunyai penitis, sangat berguna untuk memeriksa paras air di dalam bekas.
Hitung Keapungan Langkah 9
Hitung Keapungan Langkah 9

Langkah 3. Tenggelamkan objek kecil

Sekarang cari objek kecil yang sesuai di dalam bekas dalaman dan tidak akan rosak oleh air. Cari jisim objek ini dalam kilogram (gunakan skala untuk ini). Kemudian, tanpa jari anda basah, celupkan objek ke dalam air sehingga ia mula melayang atau anda tidak dapat menahannya lagi. Anda harus melihat air dari bekas dalaman tumpah ke bekas luar.

Untuk tujuan contoh kita, katakan kita memasukkan sebuah kereta mainan berukuran 0.05 kg ke dalam bekas. Kami tidak perlu mengetahui jumlah kereta untuk mengira daya tuju, seperti yang akan kita lihat seterusnya

Hitung Keapungan Langkah 10
Hitung Keapungan Langkah 10

Langkah 4. Kumpulkan dan ukur air yang tumpah

Apabila anda merendam objek di dalam air, berlaku perpindahan air; jika tidak, tidak akan ada ruang baginya untuk memasuki air. Ketika menolak cecair, air mendorong ke belakang, menyebabkan daya apung. Ambil air yang tumpah dan letakkan di dalam cawan pengukur. Isi padu air mesti sama dengan isipadu terendam.

Dengan kata lain, jika objek anda terapung, isipadu air yang anda tumpahkan akan sama dengan isi objek yang terendam di dalam air. Sekiranya objek anda tenggelam, isipadu air yang tumpahnya sama dengan isipadu keseluruhan objek

Hitung Keapungan Langkah 11
Hitung Keapungan Langkah 11

Langkah 5. Hitung berat air yang tumpah

Oleh kerana anda mengetahui ketumpatan air dan dapat mengukur isipadu yang telah tumpah, anda dapat mencari jisimnya. Cukup ubah isipadu ke meter3 (alat penukaran dalam talian seperti ini boleh berguna) dan kalikan dengan ketumpatan air (1000 kg / meter3).

Dalam contoh kita, katakan kereta kita tenggelam dan terkeluar kira-kira dua sudu besar (0, 00003 meter)3). Untuk mencari jisim air, kita darabkan dengan ketumpatannya:: 1000 kilogram / meter3 × 0,0003 meter3 = 0.03 kilo.

Hitung Keapungan Langkah 12
Hitung Keapungan Langkah 12

Langkah 6. Bandingkan isi pindah dengan jisim objek

Sekarang setelah anda mengetahui jisim terendam dan jisim yang dipindahkan, bandingkan dengan yang mana lebih besar. Sekiranya jisim objek yang terendam di dalam kapal lebih besar daripada jisim air yang dipindahkan, ia mesti tenggelam. Tetapi jika jisim air yang dipindahkan lebih besar dari itu, objek itu pasti terapung. Ini adalah prinsip daya apung; untuk objek melayang, ia harus menggantikan jisim air yang lebih besar daripada objek.

  • Juga, objek dengan jisim yang lebih kecil tetapi isi padu yang lebih besar adalah objek yang paling banyak terapung. Harta ini bermaksud objek berongga terapung. Fikirkan sampan; ia terapung kerana berongga, sehingga dapat mengganti banyak air tanpa perlu mempunyai jisim yang besar. Sekiranya sampan itu kukuh, mereka tidak akan terapung dengan baik.
  • Dalam contoh kita, kereta mempunyai jisim 0,05 kilogram, lebih besar daripada air yang dipindahkan, 0,03 kilogram. Ini mengesahkan hasil kami: kereta itu karam.

Disyorkan: