v2.0.9794.34739
Fizyka dla każdego

Pola, obwody i materia · wirtualne doświadczenie

Pływanie i siła wyporu

Zmieniaj gęstość ciała i cieczy. Sprawdź zanurzenie, wyparty płyn oraz bilans ciężaru i wyporu.

Najpierw przewidź

Drewniany klocek jest zanurzony do połowy. Czy dwukrotnie większy klocek z tego samego drewna zanurzy się w większej części?

Ciało o gęstości 500 kg/m³ i objętości 2 l ma masę 1 kg. W wodzie o gęstości 1000 kg/m³ pływa zanurzone w połowie: wypiera 1 litr, a wypór 9,81 N równoważy jego ciężar. Przy pełnym zanurzeniu wypór rośnie do 19,62 N i ciało zaczyna wypływać.

Ustaw doświadczenie

Porównaj swoje próby

Zapisz ustawienia i odczyty, zmień jeden parametr i zapisz kolejną próbę. To wyniki modelu. Tabela pozostaje na tej stronie do jej zamknięcia; możesz pobrać ją jako CSV.

Brak zapisanych prób. Możesz porównać do 20 prób.

Jak działa ten model?

Wypór wynosi Fʙ = ρcieczy g Vzan, a ciężar Fɢ = ρciała g V. O wielkości wyporu decyduje objętość wypartej cieczy, więc przy częściowym zanurzeniu nie podstawiamy całej objętości ciała.

W trybie pływania ciało lżejsze od cieczy ustawia się tak, by Fʙ = Fɢ. Stąd Vzan/V = ρciała/ρcieczy. Równe gęstości dają równowagę przy pełnym zanurzeniu. Ciało gęstsze od cieczy nie może swobodnie pływać na jej powierzchni.

Drugi tryb pokazuje całkowicie zanurzone ciało w chwili zwolnienia. Wypór może wtedy przewyższać ciężar. Zielona strzałka oznacza wypór, pomarańczowa ciężar; ich wspólna skala jest podana pod diagramem. Dodatnia wypadkowa oznacza zwrot w górę.

Założenia i granice

  • Jednorodne, nieodkształcalne ciało i jednorodna, nieściśliwa ciecz; g = 9,81 m/s².
  • Pomijamy napięcie powierzchniowe, wypór powietrza i opór cieczy. Nie ma kontaktu z dnem ani siły od podpory.
  • Dla tonięcia i wypływania pokazujemy początkowy bilans sił, nie prędkość ani końcowe położenie.

Sprawdź samodzielnie

Ustaw ρciała = 500 kg/m³, ρcieczy = 1000 kg/m³ i V = 2 l. Porównaj pływanie z pełnym zanurzeniem. Potem podwój objętość.

Sprawdź rozwiązanie

Masa wynosi 1 kg, ciężar 9,81 N. Podczas pływania zanurzony jest 1 litr, czyli 50% objętości, a wypór to 9,81 N. Pełne zanurzenie daje 19,62 N wyporu i wypadkową 9,81 N w górę. Dla V = 4 l wszystkie te siły są dwa razy większe, lecz przy pływaniu nadal zanurzone jest 50% ciała.

Podstawy fizyczne

Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.