Die Kraft des Archimedes wird als Kraft bezeichnet, die auf einen Körper wirkt, der in Flüssigkeit oder Gas eingetaucht ist. Diese Kraft entsteht durch den Unterschied zwischen den Dichten des Körpers und der Umgebung, in der sie sich befindet. Es ist bekannt, dass die Größe dieser Kraft dem Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeit oder des Gases entspricht.
Eine bestimmte Formel wird verwendet, um das Volumen aus der Archimedes-Kraft zu berechnen. Zuerst müssen Sie die Stärke des Archimedes anhand des Körpergewichts und der Dichte des Mediums ermitteln. Ferner können Sie, wenn Sie die Dichte des Mediums kennen, das Volumen der verdrängten Flüssigkeit oder des Gases bestimmen.
Die Formel zur Berechnung der Archimedes-Stärke lautet wie folgt:
wo Farh - die Kraft des Archimedes, ρja - dichte der Flüssigkeit oder des Gases, Vja - volumen der verdrängten Flüssigkeit oder des Gases, g - Beschleunigung des freien Falls.
Wenn man also die Stärke des Archimedes, die Dichte des Mediums und die Beschleunigung des freien Falls kennt, kann man das Volumen der verdrängten Flüssigkeit oder des Gases anhand dieser Formel finden.
Physische Erklärung der archimedischen Kraft
Die physische Erklärung für die archimedische Kraft ist, dass ein Körper, der in eine Flüssigkeit oder ein Gas gelegt wird, das Medium aus seinem Volumen herausstößt. Dies liegt daran, dass der Druck auf die Oberfläche des Körpers innerhalb des Mediums größer ist als auf seine äußere Oberfläche.
Der Größendruck, der den Körper beeinflusst, ist proportional zur Dichte des Mediums und der Eintauchtiefe dieses Körpers. Je größer das Volumen des in das Medium eingetauchten Körpers ist, desto stärker ist die archimedische Kraft.
Die Formel zur Berechnung der archimedischen Kraft lautet wie folgt:
wobei FArh - Archimedische Kraft, ρ ist die Dichte des Mediums, V ist das Volumen des in das Medium eingetauchten Körpers, g ist die Beschleunigung des freien Falls.
Jetzt, da Sie die physische Natur der Archimedes-Kraft verstehen, können Sie diese Formel verwenden, um das Volumen mit der Archimedes-Kraft zu berechnen. Beispiele für die Volumenberechnung mithilfe der archimedischen Kraft können Ihnen zeigen, wie diese Methode in der Praxis angewendet wird.
Formel zur Volumenberechnung
Die folgende Formel wird verwendet, um das Volumen eines Körpers zu berechnen, der in einer Flüssigkeit schwimmt und die Kraft eines Archimedes testet:
- V - körpervolumen;
- FUnd - die Kraft des Archimedes, die auf den Körper wirkt;
- ρ - dichte der Flüssigkeit, in die der Körper eingetaucht ist;
- g - beschleunigung des freien Falls (ca. 9,8 m/s 2 auf dem Boden).
Diese Formel ermöglicht es Ihnen, das Körpervolumen anhand der bekannten Werte der Archimedes-Kraft, der Flüssigkeitsdichte und der Beschleunigung des freien Falls zu bestimmen.
Wenn beispielsweise die auf den Körper wirkende Archimedes-Kraft 50 N beträgt, die Flüssigkeitsdichte 1000 kg / m 3 beträgt und die Beschleunigung des freien Falles 9,8 m / s 2 beträgt, kann das Körpervolumen anhand der Formel berechnet werden:
Somit stellt sich heraus, dass das Körpervolumen ungefähr 0,0051 m 3 beträgt .
Beispiele für die Berechnung des Volumens nach der Archimedes-Formel
Um die Archimedes-Formel zu verstehen und zu verwenden, betrachten wir einige Beispiele für die Volumenberechnung:
- Beispiel 1: Betrachten Sie das Schwimmen eines kubischen Objekts mit der Seite a = 10 cm in einer Flüssigkeit mit einer Dichte von ρ = 1 g/cm3. Es ist notwendig, das Volumen des versenkten Teils des Würfels zu finden. Die Entscheidung:
- Gewicht des untergetauchten Teils des Würfels mpogr = ρ * Vpogr (wobei Vpogr - das gewünschte Volumen des untergetauchten Teils des Würfels).
- Die Masse des schwimmenden Körpers mKoerper = ρKoerper * VKoerper (wobei VKoerper - das volle Volumen des Würfels).
- Die Masse des untergetauchten Teils des Würfels entspricht der Stärke des Archimedes FUnd = mpogr * g (wobei g die Beschleunigung des freien Falls ist).
- Nach dem Archimedes-Prinzip entspricht die Archimedes-Kraft dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit: FUnd = ρja * Vpogr * g (wobei ρja - Flüssigkeitsdichte).
- Daraus folgt, dass ρja * Vpogr * g = ρ * Vpogr * g → ρja = ρ.
- Wir ersetzen die bekannten Werte und finden das Volumen des versenkten Teils des Würfels: Vpogr = VKoerper * (ρKoerper / ρ), dh Vpogr = a³ * (ρKoerper / ρ).
- Beispiel 2: Betrachten Sie das Schwimmen eines Balls mit einem Radius von r = 5 cm in einer Substanz mit einer Dichte von ρ = 0.8 g/cm3. Es ist notwendig, das Volumen des eingetauchten Teils der Kugel zu finden. Die Entscheidung:
- Die Masse des eingetauchten Teils der Kugel entspricht der Kraft des Archimedes FUnd = mpogr * g.
- Die Stärke des Archimedes entspricht dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit: FUnd = ρja * Vpogr * g.
- Finden wir das Volumen des eingetauchten Teils der Kugel: Vpogr = (FUnd / (ρja * g)).
- Wir ersetzen die bekannten Werte und finden das Volumen des eingetauchten Teils der Kugel: Vpogr = (4/3) * π * r³ * (ρBallons / ρ).
Die gefundenen Werte für das Volumen des eingetauchten Teils von Objekten können verwendet werden, um verschiedene Aufgaben im Zusammenhang mit dem Schwimmen und Tauchen von Objekten in Flüssigkeiten zu lösen.
