कैसे buoyancy (चित्रों के साथ) की गणना करने के लिए

उछाल गुरुत्वाकर्षण की दिशा के विपरीत कार्यरत है जो तरल पदार्थ में डूबे हुए सभी वस्तुओं को प्रभावित करता है. जब किसी वस्तु को तरल पदार्थ में रखा जाता है, तो वस्तु का वजन तरल पदार्थ (तरल या गैस) पर नीचे धक्का देता है जबकि एक ऊपर की उछाल बल वस्तु पर ऊपर की ओर बढ़ता है, गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ अभिनय करता है. सामान्य शब्दों में, इस उछाल बल की गणना समीकरण के साथ की जा सकती है एफ_ख = वी_रों × डी × जी, जहाँ च_ख क्या उदारता बल जो वस्तु पर अभिनय कर रहा है, वी_रों ऑब्जेक्ट की डुबकी मात्रा है, डी तरल पदार्थ की घनत्व है, वस्तु को डूबा हुआ है, और जी गुरुत्वाकर्षण का बल है. एक वस्तु की उछाल को निर्धारित करने के तरीके सीखने के लिए, प्रारंभ करने के लिए नीचे चरण 1 देखें.

कदम

2 का विधि 1:

उछाल बल समीकरण का उपयोग करना

वॉल्यूम खोजें ऑब्जेक्ट के जलमग्न हिस्से का. किसी वस्तु पर कार्य करने वाली उछाल की शक्ति सीधे उस वस्तु की मात्रा के लिए आनुपातिक है जो डूबे हुए है. दूसरे शब्दों में, एक ठोस वस्तु जो डूबा हुआ है, उतनी ही अधिक शक्ति जो इस पर कार्य करती है. इसका मतलब यह है कि तरल में सिंक करने वाली वस्तुओं में भी एक उछाल बल है जो ऊपर की ओर धक्का देता है. किसी वस्तु पर कार्य करने वाली उछाल बल की गणना करने के लिए, आपका पहला कदम आमतौर पर तरल पदार्थ में डूबे हुए ऑब्जेक्ट की मात्रा को निर्धारित करना चाहिए. उछाल बल समीकरण के लिए, यह मान मीटर में होना चाहिए.

वस्तुओं के लिए जो पूरी तरह से तरल पदार्थ में डूबे हुए हैं, डूबे हुए मात्रा वस्तु की मात्रा के बराबर होगी. एक तरल पदार्थ की सतह पर तैरने वाली वस्तुओं के लिए, तरल पदार्थ की सतह के नीचे केवल मात्रा माना जाता है.
उदाहरण के तौर पर, मान लें कि हम पानी में तैरने वाली रबर बॉल पर अभिनय करना चाहते हैं. यदि गेंद 1 मीटर (3) के व्यास के साथ एक आदर्श क्षेत्र है.3 फीट) और यह पानी में डूबे हुए आधा रास्ते तैर रहा है, हम पूरी गेंद की मात्रा को ढूंढकर और इसे आधे में विभाजित करके डूबे हुए हिस्से की मात्रा पा सकते हैं।. चूंकि एक क्षेत्र की मात्रा (4/3) π (त्रिज्या) है, हम जानते हैं कि हमारी गेंद की मात्रा है (4/3) π (0.5) = 0.524 मीटर. 0.524/2 = 0.262 मीटर डूबे हुए.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 2 की गणना करें

घनत्व का पता लगाएं आपके द्रव का. उछाल बल को खोजने की प्रक्रिया में अगला कदम तरल के घनत्व (किलोग्राम / मीटर) को परिभाषित करना है जो वस्तु को डूबा हुआ है. घनत्व एक वस्तु या पदार्थ के वजन का एक उपाय है जो इसकी मात्रा के सापेक्ष है. समान मात्रा की दो वस्तुओं को देखते हुए, उच्च घनत्व वाले वस्तु का वजन अधिक होगा. एक नियम के रूप में, तरल पदार्थ की एक घनत्व जितना अधिक होता है, उतना ही बढ़ता है, उत्साही शक्ति. तरल पदार्थ के साथ, संदर्भ सामग्री में इसे देखकर घनत्व निर्धारित करना आम तौर पर सबसे आसान है.

हमारे उदाहरण में, हमारी गेंद पानी में तैर रही है. एक अकादमिक स्रोत से परामर्श करके, हम पा सकते हैं कि पानी के बारे में घनत्व है 1,000 किलोग्राम / मीटर.

कई अन्य सामान्य तरल पदार्थों की घनत्व इंजीनियरिंग संसाधनों में सूचीबद्ध हैं. ऐसी एक सूची मिल सकती है यहां.

3. गुरुत्वाकर्षण (या एक और नीचे की ओर बल) का बल खोजें. क्या कोई वस्तु तरल पदार्थ में डूब जाती है या फ्लोट करती है, यह डूबे हुए है, यह हमेशा गुरुत्वाकर्षण के बल के अधीन है. वास्तविक दुनिया में, यह निरंतर नीचे की ओर बल के बराबर है 9.81 न्यूटन / किलोग्राम. हालांकि, परिस्थितियों में जिसमें एक और बल, केन्द्रापसारक बल की तरह, तरल पदार्थ पर कार्य कर रहा है और उसमें डूबे हुए ऑब्जेक्ट को भी कुल निर्धारित करने के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए "नीचे" पूरे सिस्टम के लिए बल.

हमारे उदाहरण में, यदि हम एक सामान्य, स्थिर प्रणाली से निपट रहे हैं, तो हम मान सकते हैं कि तरल पदार्थ और वस्तु पर अभिनय एकमात्र डाउनवर्ड बल गुरुत्वाकर्षण की मानक शक्ति है - 9.81 न्यूटन / किलोग्राम.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 4 की गणना करें

4. गुणा मात्रा × घनत्व × गुरुत्वाकर्षण. जब आपके पास अपनी वस्तु (मीटर में) की मात्रा, आपके तरल पदार्थ की घनत्व (किलोग्राम / मीटर में), और गुरुत्वाकर्षण बल (या न्यूटन / किलोग्राम में आपके सिस्टम की नीचे की शक्ति) के लिए मूल्य है, जो उछाल बल ढूंढता है आसान है. न्यूटन में उछाल की शक्ति को खोजने के लिए बस इन 3 मात्राओं को गुणा करें.

आइए हमारे मूल्यों को समीकरण एफ में प्लग करके हमारी उदाहरण समस्या को हल करें_ख = वी_रों × डी × जी. एफ_ख = 0.262 मीटर × 1,000 किलोग्राम / मीटर × 9.81 न्यूटन / किलोग्राम = 2,570 न्यूटन. अन्य इकाइयाँ एक दूसरे को रद्द कर देती हैं और आपको न्यूटन के साथ छोड़ देती हैं.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 5 की गणना करें

5. यह पता लगाएं कि क्या आपकी वस्तु अपने गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना करके तैरती है. उछाल बल समीकरण का उपयोग करके, उस बल को ढूंढना आसान है जो तरल पदार्थ से बाहर एक वस्तु को धक्का दे रहा है, जिसमें यह डूबा हुआ है. हालांकि, थोड़ा अतिरिक्त काम के साथ, यह निर्धारित करना भी संभव है कि वस्तु तैर जाएगी या डूब जाएगी या नहीं. बस संपूर्ण वस्तु के लिए उछाल बल खोजें (दूसरे शब्दों में, इसकी पूरी मात्रा को वी के रूप में उपयोग करें_रों), फिर गुरुत्वाकर्षण के बल को इसे समीकरण जी = (वस्तु का द्रव्यमान) (9) के साथ दबाए रखें.81 मीटर / सेकंड). यदि उछाल की शक्ति गुरुत्वाकर्षण के बल से अधिक है, तो वस्तु तैर जाएगी. दूसरी ओर, यदि गुरुत्वाकर्षण बल अधिक है, तो यह डूब जाएगा. यदि वे बराबर हैं, तो वस्तु कहा जाता है नास्तिक रूप से.

एक तटस्थ रूप से उछाल वाली वस्तु सतह तक नहीं जाएगी या पानी में होने पर नीचे तक नीचे डूब जाएगी. यह ऊपर और नीचे के बीच कहीं तरल पदार्थ में निलंबित किया जाएगा.

उदाहरण के लिए, मान लें कि हम जानना चाहते हैं कि व्यास के साथ 20 किलोग्राम बेलनाकार लकड़ी की बैरल .75 मीटर (2).5 फीट) और 1 की ऊंचाई.25 मीटर (4).1 फीट) पानी में तैर जाएगा. यह कई कदम उठाएगा:

हम बेलनाकार मात्रा फॉर्मूला वी = π (त्रिज्या) (ऊंचाई) के साथ अपनी मात्रा पा सकते हैं. V = π (.375) (1.25) = 0.55 मीटर.

इसके बाद, सामान्य घनत्व के साथ सामान्य गुरुत्वाकर्षण और पानी मानते हुए, हम बैरल पर उछाल के बल के लिए हल कर सकते हैं. 0.55 मीटर × 1000 किलोग्राम / मीटर × 9.81 न्यूटन / किलोग्राम = 5,395.5 न्यूटन.

अब, हमें बैरल पर गुरुत्वाकर्षण के बल को खोजने की आवश्यकता होगी. जी = (20 किलो) (9.81 मीटर / सेकंड) = 196.2 न्यूटन. यह उछाल बल से बहुत कम है, इसलिए बैरल तैर जाएगा.

शीर्षक वाली छवि Buoyancy चरण 6 की गणना करें

6. एक ही दृष्टिकोण का उपयोग करें जब आपका द्रव गैस है. उछाल की समस्याओं को निष्पादित करते समय, यह न भूलें कि ऑब्जेक्ट को डूबे हुए तरल पदार्थ को एक तरल होना जरूरी नहीं है. गैसें भी तरल पदार्थ के रूप में गिनती हैं, और हालांकि उनके पास अन्य प्रकार के पदार्थों की तुलना में बहुत कम घनत्व हैं, फिर भी उनमें कुछ वस्तुओं के वजन का समर्थन कर सकते हैं. एक साधारण हीलियम गुब्बारा इस का सबूत है. क्योंकि गुब्बारे में गैस इसके चारों ओर तरल पदार्थ की तुलना में कम घनी होती है (साधारण हवा), यह तैरता है!

2 का विधि 2:

एक साधारण उछाल प्रयोग करना

1. एक छोटे कटोरे या कप को एक बड़े के अंदर रखें. कुछ घरेलू सामानों के साथ, कार्रवाई में उछाल के सिद्धांतों को देखना आसान है! इस सरल प्रयोग में, हम दिखाएंगे कि एक डूबे हुए ऑब्जेक्ट को उछाल का अनुभव होता है क्योंकि यह ऑब्जेक्ट की मात्रा के बराबर तरल पदार्थ की मात्रा को विस्थापित करता है. जैसा कि हम ऐसा करते हैं, हम यह भी दिखाएंगे कि इस प्रयोग के साथ एक वस्तु की उछाल बल को व्यावहारिक रूप से कैसे ढूंढें. शुरू करने के लिए, एक छोटे से खुले कंटेनर को रखें, एक कटोरे या एक कप, एक बड़े कंटेनर के अंदर, जैसे बड़े कटोरे या बाल्टी की तरह.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 8 की गणना करें

2. भीतरी कंटेनर को ब्रिम में भरें. इसके बाद, पानी के साथ छोटे आंतरिक कंटेनर भरें. आप पानी के स्तर को बिना स्पिलिंग के कंटेनर के शीर्ष पर होना चाहते हैं. यहां सावधान रहें! यदि आप किसी भी पानी को फैलाते हैं, तो फिर से कोशिश करने से पहले बड़े कंटेनर को खाली करें.

इस प्रयोग के प्रयोजनों के लिए, यह मानना सुरक्षित है कि पानी में 1000 किलोग्राम / मीटर की मानक घनत्व है. जब तक आप साल्टवाटर या एक अलग तरल का उपयोग पूरी तरह से नहीं कर रहे हैं, तब तक अधिकांश प्रकार के पानी में इस संदर्भ मूल्य के लिए पर्याप्त घनत्व होता है कि कोई भी मामूली अंतर हमारे परिणामों को नहीं बदलेगा.

यदि आपके पास एक आइड्रोपर आसान है, तो यह आंतरिक कंटेनर में पानी को ठीक से ले जाने के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है.

3. एक छोटी वस्तु को जलाना. इसके बाद, एक छोटी वस्तु खोजें जो आंतरिक कंटेनर के अंदर फिट हो सकती है और पानी से क्षतिग्रस्त नहीं होगी. इस वस्तु का द्रव्यमान किलोग्राम में खोजें (आप एक पैमाने या संतुलन का उपयोग करना चाह सकते हैं जो आपको ग्राम दे सकता है और किलोग्राम तक परिवर्तित हो सकता है). फिर, अपनी उंगलियों को गीला करने के बिना, धीरे-धीरे और धीरे-धीरे इसे पानी में डुबो दें जब तक कि यह तैरने शुरू न हो या आप बस इसे मुश्किल से पकड़ सकें, फिर जाओ. आपको बाहरी कंटेनर में एक आंतरिक कंटेनर में कुछ पानी को बाहरी कंटेनर में स्पिल करना चाहिए.

हमारे उदाहरण के प्रयोजनों के लिए, मान लें कि हम 0 के द्रव्यमान के साथ एक खिलौना कार को कम कर रहे हैं.आंतरिक कंटेनर में 05 किलोग्राम. हमें इस कार की मात्रा को इसकी उछाल की गणना करने की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि हम अगले चरण में देखेंगे.

4. उस पानी को इकट्ठा करें और मापें जो फैलती है. जब आप पानी में किसी वस्तु को डुबोते हैं, तो यह कुछ पानी को विस्थापित करता है - अगर ऐसा नहीं होता है, तो पानी में प्रवेश करने के लिए कोई जगह नहीं होगी. जब यह इस पानी को रास्ते से बाहर धकेलता है, तो पानी वापस धक्का देता है, जिसके परिणामस्वरूप उछालता है. उस पानी को लें जो आंतरिक कंटेनर से बाहर निकला और इसे एक छोटे गिलास मापने कप में डालो.कप में पानी की मात्रा डूबे हुए वस्तु की मात्रा के बराबर होनी चाहिए.

दूसरे शब्दों में, यदि आपका ऑब्जेक्ट तैरता है, तो पानी की सतह के नीचे डूबे हुए ऑब्जेक्ट की मात्रा के बराबर होने वाले पानी की मात्रा के बराबर होगी. यदि आपकी वस्तु डूब गई है, तो पानी की मात्रा जो फैलती है वह पूरी ऑब्जेक्ट की मात्रा के बराबर होगी.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 11 की गणना करें

5. मसालेदार पानी के वजन की गणना करें. चूंकि आप पानी की घनत्व जानते हैं और आप मापने वाले कप में फैले पानी की मात्रा को माप सकते हैं, आप इसका द्रव्यमान पा सकते हैं. बस अपनी मात्रा को मीटर में परिवर्तित करें (एक ऑनलाइन रूपांतरण उपकरण, जैसे कि यह वाला, यहां उपयोगी हो सकते हैं) और इसे पानी की घनत्व (1,000 किलोग्राम / मीटर) से गुणा करें.

हमारे उदाहरण में, मान लें कि हमारी खिलौना कार भीतरी कंटेनर में डूब गई और दो चम्मच के बारे में विस्थापित (.00003 मीटर). हमारे पानी के द्रव्यमान को खोजने के लिए, हम इसे अपने घनत्व से गुणा करेंगे: 1,000 किलोग्राम / मीटर × .00003 मीटर = 0.03 किलोग्राम.

शीर्षक की गणना Buoyancy चरण 12 की गणना करें

6. ऑब्जेक्ट के द्रव्यमान में विस्थापित पानी के द्रव्यमान की तुलना करें. अब जब आप पानी में डूबे हुए ऑब्जेक्ट के द्रव्यमान और इसे विस्थापित करने वाले दोनों ऑब्जेक्ट के द्रव्यमान को जानते हैं, तो उन्हें देखने के लिए तुलना करें कि कौन सा अधिक है. यदि आंतरिक कंटेनर में डूबे हुए ऑब्जेक्ट का द्रव्यमान विस्थापित पानी की तुलना में अधिक है, तो इसमें डूब जाना चाहिए. दूसरी ओर, यदि विस्थापित पानी का द्रव्यमान अधिक है, तो वस्तु को तैरना चाहिए था. यह कार्रवाई में उछाल का सिद्धांत है - एक वस्तु के लिए उत्साहित (फ्लोट) होने के लिए, इसे ऑब्जेक्ट की तुलना में द्रव्यमान के साथ पानी की मात्रा को विस्थापित करना होगा.

इस प्रकार, कम जनता के साथ वस्तुओं लेकिन बड़ी मात्रा में वस्तुओं के सबसे उत्साही प्रकार हैं. इस संपत्ति का मतलब है कि खोखले वस्तुएं विशेष रूप से उत्साही हैं. एक डोंगी के बारे में सोचें - यह अच्छी तरह से तैरता है क्योंकि यह अंदरूनी में खोखला है, इसलिए यह बहुत अधिक द्रव्यमान के बिना बहुत पानी को विस्थापित करने में सक्षम है. यदि डिब्बे ठोस थे, तो वे बहुत अच्छी तरह से फ्लोट नहीं करेंगे.

हमारे उदाहरण में, कार में एक उच्च द्रव्यमान (0) है.05 किलोग्राम) पानी की तुलना में यह विस्थापित (0).03 किलोग्राम). हमने जो कुछ भी देखा: कार डूब गई.