Buoyancy quab yuam

Wb ua ib tug yooj yim xyaum ua tej yam: muab ib tug me ntsis inflated roj hmab pob thiab "imbedded" nyob rau hauv cov dej. Yog hais tias qhov tob immersion yog txawm 1-2 meters, nws yog ib qho yooj yim mus pom tias nws volume yog txo, piv txwv li, rau tag nrho cov sab hauv lub pob yuav crimp ib co quab yuam. Nws yog feem ntau hais tias muaj "tsis muaj txim" hydrostatic siab - A cev rog sawv ruaj ruaj kua raus lub cev. Hydrostatic rog kuj nyob rau hauv lub cev los ntawm tag nrho cov sab, thiab lawv resultant, lub npe hu ua lub Archimedes quab yuam, tseem hu ua lub ncaws, uas sib raug rau cov kev taw qhia ntawm nws cov nyhuv ntawm lub cev raus rau hauv ib tug dej.

Archimedes sab nws txoj cai purely sim, thiab nws theoretical ua neeg ncajncees tos rau ze li ntawm 2,000 xyoo ua ntej Pascal sab kev cai lij choj ntawm hydrostatics rau ruaj ruaj kua. Raws li txoj kev cai no, lub siab kis tau los ntawm cov kua nyob rau hauv tag nrho cov lus qhia hais txog ntawm lub cheeb tsam nyob rau hauv uas nws ua rau tag nrho cov dav hlau bounding lub kua, thiab nws cov nuj nqis yog proportional rau ntawm qhov chaw P thiab S raws li ib txwm thereto. Pascal qhib thiab soj ntsuam cov kev cai lij choj nyob rau hauv kev nyob rau hauv 1653. Raws li nws, rau ntawm qhov chaw ntawm ib lub cev raus rau hauv cov kua rau tag nrho cov sab los ntawm cov hydrostatic siab.

Xav hais tias hais tias txog ntsha nrog dej nyob rau hauv daim ntawv ntawm ib lub cev raus lub voos xwmfab tob H rau L - deb ntawm cov dej saum npoo mus rau lub sab saum toj lub ntsej muag. Thaum zoo li no qis bound yog rau ib tug tob H + L. Lub quab yuam vector F1, kuj nyob rau hauv sab qaum ntsej muag yog qhia downwards thiab F1 = r * g * H * S, qhov twg r - kua ceev, g - acceleration ntawm lub ntiajteb txawj nqus.

Lub vector quab yuam F2, sib sib zog tsa rau lub sab dav hlau upwards, thiab nws tus nqi yog muab los ntawm F2 = r * g * (H + L) * S.

Lub vectors ntawm rog sawv sab chaw nrog kuas, yog li tom qab tshem tawm ntawm kev saib xyuas. Buoyancy quab yuam F2> F1 thiab qhia los ntawm hauv qab mus rau saum, thiab txuas mus rau hauv qab lub ntsej muag ntawm lub thawv muaj rau sab. Txhais cov nqi F:

F = F2 - F1 = r * g * (H + L) * S - r * g * H * S = r * g * L * S

Nco ntsoov tias L * S - .. Yog lub ntim ntawm ib lub voos xwmfab V, thiab m rau r * g = p nruab nrab yog cov kua hnyav unit, ces cov mis luj ntawm lub Archimedean quab yuam thiab txiav txim seb lub ntim kua sib npaug zos rau qhov ntim ntawm lub thawv muaj rau sab, i.e. Qhov no yog precisely lub ceeb thawj ntawm lub kua moog los ntawm lub cev. Nws yog nthuav kom tham txog Archimedes 'ntsiab cai no tau tsuas rau cov ib puag ncig, qhov muaj yog tus quab yuam ntawm lub ntiajteb txawj nqus - nyob rau hauv tej yam kev mob ntawm weightlessness, txoj cai tsis ua hauj lwm. Thaum kawg, cov mis los ntawm txoj cai ntawm Archimedes yog raws li nram no:

F = p * V, qhov twg p - kua tej lub ntiajteb txawj nqus.

Archimedean quab yuam yuav pab raws li lub hauv paus rau lub tsom xam ntawm lub buoyancy lub cev. Tus mob rau kev tsom xam yog tus piv ntawm tus luj lub cev loaded Pm thiab PF hnyav kua nrog ib tug volume sib npaug zos rau qhov ntim ntawm lub raus rau hauv cov kua cev. Yog hais tias Pm = px, lub cev floating nyob rau hauv lub kua, thiab yog hais tias Pr> PF, lub cev dab. Txwv tsis pub, lub cev emerges li cov buoyant force sib npaug rau hauv lub ceeb thawj ntawm lub ntiab recessed feem ntawm cov dej lub cev.

Archimedes 'ntsiab cai thiab nws cov kev siv muaj ib tug ntev li keeb kwm nyob rau hauv technology, pib nrog classic piv txwv ntawm cov kev siv ntawm tag nrho cov paub thiab floating chaw balloons thiab airships. Ntawm no nws ua si ib lub luag hauj lwm uas cov roj hais txog ib lub xeev ntawm teeb meem uas yog heev kua simulates. Yog li, nyob rau hauv cov huab cua puag ncig rau ib yam khoom buoyancy quab yuam sawv akin tib yam li nyob rau hauv cov kua. Tus thawj cov me nyuam mus nqa tawm huab cua zais pa ya davhlau coj Montgolfier cov kwv tij - lawv sau ib tug zais pa sov so haus luam yeeb, yog li ntawd tus luj ntawm lub neeg raug txim nyob rau hauv ib tug huab cua zais pa yog tsawg tshaj li tus luj ntawm lub tib lub volume ntawm cua txias txias. Qhov no yog qhov ua rau ntawm lub nqa, thiab nws cov nuj nqis twb hais tseg raws li qhov sib txawv nyob rau hauv ceeb thawj ntawm lub ob tagnrho. Ib tug ntxiv txhim kho yog balloons burner, uas tsis tu ncua heats huab cua sab hauv lub zais pa. Nws yog tseeb hais tias cov ntau yam nyob rau qhov ntev ntawm lub burner. Tom qab ntawd rau airships siv rau sau ib cov roj muaj ib lub ntiajteb txawj nqus tsawg tshaj li uas ntawm huab cua.