Comment faire pour résoudre les problèmes de densité et flottabilité

Déterminer la densité du fluide dans lequel l'objet est immergé. Typiquement, cette information sera donné dans le problème à moins que le fluide est de l'eau, auquel cas il a une densité de 1 gramme par centimètre cube à la température ambiante.

Déterminer les dimensions de l'objet et les utiliser pour mettre en place une équation pour son volume.

Par exemple, supposons que vous êtes donné le problème suivant: une barge rectangulaire à fond plat est flottant dans l'eau. Il pèse 500 kilogrammes lorsque empty- il est à 10 mètres de long, 5 mètres de large et de 2 mètres de haut, de bas en plat-bord. Combien de fret pourriez-vous ajouter sur le bateau avant que le niveau d'eau a augmenté au-dessus du plat-bord? (Supposons que l'eau a la même densité que l'eau pure.)

La première chose que vous remarquerez est que la barge est rectangulaire - par conséquent, son volume doit être de longueur x largeur x hauteur. Le volume de la partie immergée sera, par conséquent, être de longueur x largeur x hauteur immergée aussi. Cela peut être abrégé le volume immergé = LWH, où H est la hauteur.

Multiplier la densité du fluide par le volume de la partie immergée de l'objet à trouver la masse d'eau déplacée, puis multiplier la masse d'eau déplacée par 9,81 m / s ^ 2, la gravité standard.

Exemple continué: vous savez le volume immergé est comme suit: Vs = LWH,

par conséquent, il faut multiplier ce par la densité de l'eau. La densité de l'eau est d'environ 1 gramme par centimètre cube. Il ya 100 ^ 3 centimètres cubes dans un mètre cube, de sorte que la densité de l'eau est de 100 ^ 3 grammes par mètre cube ou (100 ^ 3) / 1000 kg par mètre cube = 1000 kg par mètre cube. La nouvelle équation, alors, est la suivante: la masse d'eau déplacée = LWH x 1000 kg / m ^ 3 et le poids de l'eau déplacée = LWH x 1000 kg / m ^ 3 x 9,81 m / s ^ 2.

Résolvez pour toutes les inconnues dans votre équation.

Exemple poursuivi: dans cet exemple, vous voulez savoir ce que la force de flottabilité sera lorsque la hauteur de la partie immergée du bateau égale la hauteur du bateau. Pour ce faire, vous branchez L, W et H dans l'équation que vous avez trouvé plus tôt, comme suit: poids de l'eau déplacée = (10 m) x (5 m) x (2 m) x (1000 kg / m ^ 3) x (9,81 m ^ 2 / s) = 981000 Newtons.

Vous savez maintenant que la masse du bateau à ce point sera égal à ce poids divisé par la gravité norme constante, 9,81 m / s ^ 2, si 981 000 N est divisé par 9,81 m / s ^ 2, vous obtenez ce qui suit : masse = 100.000 kg.

Ceci est la masse maximale du bateau avant son plat-bord sera sous l'eau. Le bateau a une masse de 500 kg lorsqu'il est vide, de sorte que la masse maximale de la cargaison sera 100.000 - 500 = 99500 kg.

Rappelez-vous deux équations utiles que vous avez utilisé pour résoudre ce problème. Vous pouvez utiliser ces équations pour résoudre d'autres problèmes de ce genre ainsi: poids d'un objet ou déplacées fluide = masse x 9,81 m ^ 2 et dynamique la force de / sur l'objet = poids de l'eau, il déplacé = volume d'eau déplacé x densité de la eau = volume d'objet immergé x densité de l'eau.

Notez que de plus en plus de l'objet se trouve immergé, la poussée d'Archimède sur l'augmente. Une fois que la poussée d'Archimède sur elle est égale à son poids, il cessera de couler ou de se lever et demeurer niveau. Si l'objet pèse toujours plus que l'eau qu'il déplace, cependant, il va couler à pic.