Problemas reales con el movimiento del equilibrio
Al analizar los altibajos de los objetos, debemos prestar atención a tres estados equilibrados y dos procesos desequilibrados.
Como se muestra en la figura, dos fuerzas actúan sobre un objeto sumergido en un líquido: una es la gravedad vertical hacia abajo; la otra es la fuerza de flotación vertical. El hecho de que un objeto flote o se hunda en un líquido depende de las fuerzas gravitacionales y de flotación que ejerce sobre él.
① Flotación - (proceso desequilibrado) Cuando la fuerza de flotación es mayor que la gravedad, es decir, F flotar> g, el objeto flota en este momento, la dirección de la fuerza resultante es; verticalmente hacia arriba, y el objeto se mueve hacia arriba en el líquido.
②Hundimiento: (proceso desequilibrado) Cuando la fuerza de flotación es menor que la gravedad, F flota (3) Suspensión - (estado de equilibrio) En este momento, cuando la fuerza de flotación es igual a la gravedad, es decir, cuando F flota = G, la fuerza resultante es cero y el objeto queda suspendido en el líquido y puede estar en cualquier parte del líquido. ④ Flotante - (estado de equilibrio) En este momento, la flotabilidad del objeto es igual a la gravedad, es decir, cuando F flota = G, la fuerza resultante es cero y el objeto flota en el líquido. ⑤Hundimiento - (estado de equilibrio) En este momento, la fuerza de flotación es menor que la gravedad, es decir, F flotador + N = G (N es la fuerza de soporte del objeto), la fuerza resultante es cero , y el objeto se hunde hasta el fondo del contenedor. ★Entiende: ①, por lo que los altibajos del objeto también se pueden escribir como: Cuando f flota>:G, ρ líquido> ; cuando ρ objeto, el objeto flota; Cuando F flota = G, ρ líquido = ρ objeto, el objeto está suspendido en el líquido; Cuando f flota ②Suspensión y Flotación Levitación: Un objeto queda completamente sumergido en un líquido. Si la flotabilidad es igual a la gravedad, las dos fuerzas están equilibradas y la fuerza neta es cero. Un objeto está en equilibrio y puede descansar en cualquier parte del líquido. Decimos que un objeto está "suspendido" en un líquido; Flotante: El objeto está completamente sumergido en el líquido Si la fuerza de flotación es mayor que la gravedad, la fuerza resultante de las dos fuerzas es hacia arriba,. y el objeto se mueve hacia arriba. A medida que el objeto continúa ascendiendo, parte de su volumen comenzará a elevarse por encima de la superficie del líquido y la flotabilidad del objeto disminuirá. Hasta que sea igual a la gravedad, la fuerza combinada de flotabilidad y gravedad sobre el objeto es cero, por lo que ya no flota y el movimiento flotante del objeto termina, es decir, flota sobre la superficie del líquido. Lo mismo: todos los objetos están en equilibrio y la gravedad G y la flotabilidad del objeto son un par de fuerzas de equilibrio. La diferencia radica en su ubicación en el líquido. Un objeto suspendido ingresa completamente al líquido y puede descansar en cualquier lugar del líquido, y su volumen es igual al volumen de líquido desplazado por el objeto flotante significa que el objeto todavía está en la superficie del líquido y su volumen es mayor que; el volumen de líquido desplazado por el objeto; 2. Aplicación de la flotabilidad (1) Barco: Es un objeto hueco hecho de acero sólido. El acero sólido aumenta el volumen de. líquido que desplaza, permitiéndole flotar en el agua. (2) Submarino: La flotabilidad del submarino sumergido en líquido se mantiene sin cambios, pero hay dos tanques de agua en el barco que se pueden llenar o vaciar en cualquier momento, cambiando la gravedad del submarino para que puede flotar, hundirse o levitar. (3) Globo aerostático: Calentando el aire dentro del globo de modo que su densidad sea menor que la densidad del aire exterior y su flotabilidad sea mayor que su gravedad, se puede lanzar un globo aerostático. . (4) Dirigible: Si el airbag del dirigible se llena con gas menos denso que el aire, el dirigible puede despegar como un globo aerostático. Análisis de ejemplo Ejemplo 1: Como se muestra en la figura, la ordenada representa la masa del objeto y la abscisa representa el volumen del objeto. Las imágenes representan la relación entre la masa y el volumen de los objetos A y b respectivamente. Las siguientes afirmaciones son correctas. A. Pon el objeto A en el agua, flotará en el agua. B. Si pones el objeto B en el agua, definitivamente se hundirá hasta el fondo. C. Si los objetos A y B de igual volumen se atan y se meten en agua, seguramente se hundirán hasta el fondo. D. Ata los objetos A y B de igual volumen y mételos en el agua para que floten en el agua. Análisis: Las densidades de los dos objetos se pueden encontrar en la imagen: Se puede ver que si los objetos A y B se colocan en agua, A se hundirá hasta el fondo y B quedará suspendido en el agua. En la imagen podemos ver que si dos objetos ab con el mismo volumen se unen, su densidad es: Entonces se hundirá hasta el fondo del agua. Respuesta correcta: c. Al comparar la gravedad y la flotabilidad de un objeto, se pueden juzgar los altibajos de un objeto en un líquido. Los altibajos de un objeto en un líquido también se pueden juzgar por la densidad del mismo. objeto y el líquido. Ejemplo 2: Bloque de madera y bloque de hierro, cubo sólido, longitud de lado 2 cm, densidad del bloque de madera 0,6 × 103 kg/m3. Mételo en el agua y calcula la flotabilidad del bloque de madera y del bloque de hierro cuando están en reposo (g=10N/kg). Análisis: Cuando se coloca un bloque de madera en agua, flotará en el agua y el volumen de líquido que desplaza es menor que el del bloque de madera. Cuando está en el agua, se ve afectado por la gravedad y la flotabilidad, y su flotabilidad se puede calcular utilizando el equilibrio de las dos fuerzas. El bloque de hierro se hundirá hasta el fondo del agua y tres fuerzas en el agua actuarán sobre él. El volumen de líquido que desplaza es igual al volumen del bloque de hierro y la fuerza de flotación se puede resolver utilizando el principio de Arquímedes. Solución: ∵ ρ madera f madera flotante = G = mg = ρ madera GV = 0,6×103kg/m3×10n/kg×8×10-6 m3 = 0,048n. ∵ ρ hierro>ρ agua, ∴ fregaderos de hierro f hierro flotante = ρ agua gV fila = 1,0×103kg/m3×10n/kg×8×10-6 m3; = 0,08n. Para poner un objeto en un líquido, primero debes determinar los altibajos del objeto en el líquido y luego calcular la flotabilidad según la situación específica. Ejemplo 3: Respuesta corta: El barco flotará un poco después de entrar al mar desde el río. ¿Por qué? Como todos sabemos, la densidad del agua de mar es mayor que la del agua de los ríos. Respuesta: Ya sea que un barco esté en agua de mar o en un río, flota en el agua y su flotabilidad es igual a la gravedad del barco, es decir, la flotabilidad del barco permanece sin cambios. Según la condición del equilibrio de fuerzas, se puede observar que el volumen de líquido desplazado por el barco es inversamente proporcional a la densidad del líquido. Debido a que la densidad del agua de mar es mayor que la del agua del río, el volumen de agua de mar desplazada por el barco es menor que el volumen de agua del río desplazada por el barco, por lo que el barco flotará un poco después de entrar al mar desde el río. . Esta es una aplicación específica de las condiciones de flotación y hundimiento de los objetos en la vida real. Requiere dominar el principio de un barco flotando en el agua. Ejemplo 4: Como se muestra en la imagen, se trata de un tanque de almacenamiento de agua diseñado por Xiao Ming para evitar cortes de agua en casa. Cuando la profundidad del agua en el tanque de agua alcanza los 1,2 m, el flotador A simplemente bloquea la tubería de entrada de agua y libera agua en el tanque de agua. En este momento, el flotador A tiene un volumen expuesto a la superficie del agua (el flotador A solo puede moverse verticalmente en la posición que se muestra en la figura). Si la presión en la entrada de agua es de 1,2 × 105 Pa, el área de la sección transversal de la boquilla es de 2,5 cm2, el área del fondo del tanque de almacenamiento de agua es de 0,8 m2 y el peso del flotador A es de 10 N. Pregunta: (1) ¿Cuánta agua puede contener el tanque de almacenamiento de agua? (2)¿Cuál es el volumen del flotador A? Análisis: La capacidad de almacenamiento de agua del tanque de agua se puede calcular mediante el volumen de entrada de agua del tanque de agua. Su volumen se puede calcular de acuerdo con las condiciones de equilibrio de fuerzas y el principio de Arquímedes. Solución: (1) V = SH = 0,8m2× 1,2m = 0,96m3. m =ρV = 1.0×103౿/m3×0.96 m3 = 960౿ (2) Cuando el flotador apenas bloquea el tubo de salida, F Flotador = GA + F presión f presión = PS = 1,2×105 pa×2,5×10-4 m2 = 30n. ρagua Vg= GA+F presión=10N+30N. V=6×10-3m3. Este también es un problema práctico que no solo examina la fuerza de flotación, sino que también examina los conceptos de densidad y presión. integral, por lo que al resolver el problema Al hacer esto, debes prestar atención a combinar bien varias partes del conocimiento. Ejemplo 5: Un barco de transporte con una masa de 2,0×106 kg se hundió hasta el fondo del mar en un accidente de naufragio. El barco de salvamento utilizó ondas ultrasónicas para medir la distancia desde el barco hundido hasta la superficie del mar. , que estaba a unos 100 m; los buzos se sumergieron en el fondo del mar y encontraron un barco hundido. La tapa de la escotilla, con un área de aproximadamente 0,5 m2, se puede abrir para ingresar a la cabina y formular un plan de salvamento. Uno de los planes para rescatar un barco hundido es atar muchas bolsas de flotabilidad al casco. El volumen de cada bolsa de flotabilidad es de aproximadamente 10 m3, y la flotabilidad de estas bolsas de flotabilidad se utiliza para hacer flotar el barco (la densidad del agua de mar es 1,03 x 103 kg). ). Análisis: Según la fórmula de la presión del líquido, se puede calcular la presión que actúa sobre la tapa de la escotilla, utilizando el principio de Arquímedes, la flotabilidad de la bolsa, la gravedad del barco y la fuerza que actúa sobre la misma. Se puede calcular la presión de la tapa de la escotilla. . . . . Solución: (1) Presión de la tapa de la escotilla: (2) Peso del transportador: La presión del agua de mar sobre la tapa de la escotilla; Cada bolsa flotante flota en agua de mar. La segunda pregunta de esta pregunta es muy abierta. Hay muchas cantidades físicas que se pueden resolver y también les da más espacio a los estudiantes. ... Esta es la V de mi escuela online. Otros piden cambios. ...... ¿Te sentirías culpable si no me dieras esto?