Spørgsmål:
Ville en genstand i bunden af ​​havet stadig opleve opdrift?
M. Wother
2018-01-30 12:35:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Så jeg forstår, at opdrift sker, fordi væsken udøver større mængder tryk under en genstand sammenlignet med ovenstående, som i dette billede enter image description here

Så mit spørgsmål er , hvad hvis genstanden tvinges til bunden af ​​beholderen, så der ikke er væske under den. Logikken er, at hvis der ikke er væske under, er der intet, der skubber det op. Så ville objektet stadig opleve opdrift? Hvis ja, hvorfor?

rediger: interessant at se nogle svar uenige med hinanden. En ting at bemærke - ifølge min lærebog opdrift er en kraft, der sker på grund af hydrostatisk tryk - det har intet at gøre med genstandens tæthed. Så de, der siger det, kan opleve opdrift, fordi det er mindre tæt, har jeg galt, det er ikke opdrift.

Det er et meget godt spørgsmål! For mit svar antog jeg, at dåse-af-bønner ville flyde i vandet (oplev opdrift). Og du beder om kantkassen, at containeren først presses til jorden.
Åh, jeg forstod lige, at ordet container i min kommentar ovenfor skulle være en 'dåse'. Så hvad jeg ville sige er, at du taler om det teoretiske kanthus af en perfekt cylinder eller terning med perfekt flade og polerede overflader på en perfekt flad poleret bund. højre?!
ja det er det, jeg taler om
relateret diskussion https://physics.stackexchange.com/questions/59866/how-does-the-buoyant-force-on-a-cube-at-the-bottom-of-a-tank-of-water-manifest- jeg
Jeg stemmer for at lukke dette spørgsmål som uden for emnet, fordi dette ser ud til at handle om et teoretisk kant tilfælde af fysiske love, og det ville være mere hensigtsmæssigt ved udveksling af fysiske stak (hvor det er et duplikat). Det stillede spørgsmål ser ikke ud til at være fokuseret på virkelige applikationer eller tekniske aspekter af spørgsmålet.
Kommentarer er ikke til udvidet diskussion; denne samtale er blevet [flyttet til chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/72772/discussion-on-question-by-m-wother-would-an-object-at-the-bottom-of- havet-sti).
Fire svar:
kamran
2018-01-30 22:06:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, din dåse vil stadig have opdrift, når den nedsænkes i bunden.

Uanset nedsænkningsdybden vil ethvert objekt tabe sig, lig med vægten af ​​vand, det har forskudt, selv når det holdes ved bunden. Du forveksler det hydrostatiske tryk med opdrift.

Det hydrostatiske tryk vil stige med dybden, til et punkt, som det endda kan knuse dåsen i. Men opdriften, der udøves af vand på dåsen, forbliver mere eller mindre den samme, fordi vand næsten er ukomprimerbart, så dens densitet er stort set den samme på lavt og dybt vand. Derfor vil det fortrængte vand veje det samme på bunden, og den opdrift, det forårsager, ville være det samme.

Hvorfor downvotes?
Trist refleksion over webstedets kvalitet. Opdrift sker selv med et stykke beton, der er udskrevet for at blive nedsænket forevr og fungerer som et anlæg til en bro. Du vil trække vægten af ​​vand for at beregne fundamentbelastninger.
100% korrekt. Nettoforskellen mellem tyngdekraften nedad og det resulterende hydrostatiske tryk er "opdrift". Når objektet er ved overfladen, der bobler lykkeligt, er der ingen opdrift. Hvis objektet tvinges over overfladen, vinder tyngdekraften, hvis det tvinges under, vinder opdrift, indtil begge kræfter er ens. Ethvert forslag om, at det flydende objekt, der sidder fast i bunden af ​​dammen, ikke oplever opdrift, er noget vrøvl!
Der er et problem med denne analyse, det ser ud til at _oprette_ spørgsmålet. Findes den hydrostatiske kraft i bunden, når der ikke er _ vand under den? Dette ser virkelig ikke ud til at tage fat på det og siger bare "opdrift er det samme, fordi forskellen i hydrostatisk tryk er den samme"; men du adresserer ikke den edge-sag, som dette spørgsmål fokuserer på; tilfældet når de ikke er vand under. Du forklarer ikke, hvordan du kunne manifestere et _hydrostatisk_ tryk uden væske i første omgang.
Opdrift er simpelthen genstandens masse minus væskens masse, der forskydes af genstandens volumen. Hvis dette resultat er positivt, vil objektet synke, hvis negativt, vil objektet stige. Dette har intet at gøre med hydrostatisk tryk eller om genstanden placeres på sengen. Det betyder simpelthen ikke noget, om der er noget hydrostatisk tryk i bunden af ​​objektet.
@JMac Opdrift har intet at gøre med hydrostatisk tryk. Se på designet af fundamenter til undervandsstrukturer. Opdrift tages i betragtning, selv når strukturen er indlejret i havbunden. Du har muligvis ikke hydrostatisk kraft i bunden, men du har stadig opdriftskraft.
@JMac Ja absolut.
@AsymLabs Du beskriver matematikken bag opdrift; men ignorerer hvorfor det manifesterer sig. Opdrift eksisterer på grund af balancen mellem hydrostatiske kræfter på et objekt; og det øgede tryk ved øget dybde. For enhver _lukket_ overflade, der påvirkes af hydrostatisk kraft; vi får en samlet opdrift på kroppen. I tilfælde af en genstand med overflader, der fjernes fra hydrostatisk kontakt med væsken; det er ikke længere en lukket overflade, som trykket virker på; og derfor kan opdrift ikke naivt anvendes på samme måde som en nedsænket genstand.
Og genstande indlejret i havbunden kan stadig have hydrostatisk kraft, der virker på dem; det er usandsynligt, at de evakuerer strøelse af alt vand, opretholder et dybt havvakuum og derefter placerer understøtningerne ned, så de er fri for hydrostatisk tryk. I stedet placerer de dem, når væsken stadig er til stede; og de ønsker ikke at evakuere alt pres, når det i stedet sandsynligvis hjælper med at reducere den understøttede vægt.
@JMac "Opdrift findes på grund af balancen mellem hydrostatiske kræfter på et objekt og det øgede tryk ved øget dybde". Tænk på, hvad du har sagt her. Du siger, at opdrift afhænger af dybden under overfladen - at det afhænger af trykhovedet. Dette er helt usant! Hvor en væske har en ensartet tæthed, er kraften på grund af opdrift af en stiv genstand den samme, uanset om den er 1 meter dyb eller 10 meter dyb. Opdrift er uafhængig af dybde.
@AsymLabs Opdrift afhænger ikke af dybden under overfladen, for en lukket overflade vil ethvert fuldt nedsænket objekt have den samme nettokraft på grund af trykforskellen uanset orientering. Jeg kan _ kun_ finde kilder, der siger, at opdrift skyldes trykforskelle på tværs af objektet. Dette skyldes hydrostatisk kraft, uanset om det er en blimp eller en ubåd. Opdrift _ afhænger af dybden under overfladen. Det afhænger dog også af masse og bredde; så det er langt nemmere at sammenligne de samlede objekttætheder for de to objekter for at bestemme, hvordan de vil virke, når de er nedsænket.
@JMac Hydrostatisk tryk defineres ved dybde; opdrift er ikke. Jeg har forsøgt at hjælpe dig med at forstå forskellen. Hvis du virkelig tror, ​​at opdrift afhænger af dybde, er der virkelig intet mere, jeg kan gøre.
@AsymLabs _Buoyancy_ afhænger af dybden for objekter, der er mindre tætte end vand. Hvis du lader det hvile på vand; den har en opdriftskraft svarende til vægten. Hvis du nedsænker det nedenfor, øges den kraftige kraft; fordi _forskellen_ i hydrostatisk tryk mellem top og bund øges, indtil den er helt nedsænket. For mere tætte genstande; de er allerede fuldt nedsænket, så forskellen i hydrostatisk tryk, der virker på den, er den samme for hver højde. Du kan overveje volumen som et mål for, hvor dybt forskellen er, og hvor stort det område, det virker på, er.
@JMac Se mine sidste kommentarer bogmærket [her] (https://chat.stackexchange.com/transcript/message/42746646#42746646). Tak for din meget intelligente og værdifulde udveksling.
Solar Mike
2018-01-30 12:58:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, det vil - det rum, objektet optager, er lettere end væsken omkring det, så det vil rejse sig.

Samme som at skubbe en kugle til bunden af ​​badet - forbliver den der?

Rediger: for dem der siger, at kuglens form gør hele forskellen: prøv det med en plastik hule terning (fyldt med luft), så terningen kan ligge fladt på overfladen ...

det er ikke så let, spørgsmålet er om en dåse, givet en "perfekt" dåse, ville der ikke være nogen trykkraft opad. Dit eksempel med en bold er virkelig det, der gør forskellen. Fordi en kugle kun berører bunden med et lille område.
@rul30 prøv det med en hule plastterning så ...
som rul30 nævner - jeg taler om en teoretisk perfekt form og et teoretisk scenario. Alt det daglige objekt har nogle små huller og kanaler og ting (gætter jeg på)
@M.Andre antager du også, at denne perfekte form også har karakteristikken ved at ændre dens densitet, så den har samme masse som væsken i den dybde?
@SolarMike kroppen behøver ikke at ændre densiteten. Tætheden kan være lavere. For kantsagen, at der ikke er nogen trykkraft, der peger opad, skubber alle kræfter nedad.
Hvilken forskel betyder det? Ifølge min lærebog har opdriftskraften intet at gøre med objektets tæthed, det er bare volumen
@M.Wother Hvis du læser den korrekt, er din lærebog forkert. det er massen pr. et givet volumen af ​​objektet sammenlignet med massen af ​​den omgivende væske pr. det samme volumen, der bestemmer, om et objekt synker eller stiger - masse pr. volumen er definitionen af ​​densitet.
Carl Witthoft
2018-01-30 22:02:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeg er ikke sikker på, hvorfor SolarMike slettede sit svar. Det eneste, der holder dåsen til jorden ("stolt" i søværnet) er vakuumkraften, dvs. det samme tryk, der holder dig fra at løfte dåsen fra et bord, hvis der er en perfekt tætning til bordet.
Så længe da dåseens densitet er mindre end den omkringliggende væske, vil den opleve en kraftig kraft. Forveks ikke med en eksisterende kraft med nettokraft . Når der først er en kanal, der tillader vand at strømme under dåsen, vil deltatrykket af vandet med dybden få dåsen til at stige til overfladen. (Det er et spørgsmål om pres versus dybde, ikke densiteten). Som vist på Wikipedia-siden er trykket i bunden af ​​dåsen (vandtryk) større end det øverst i dåsen og tvinger dermed dåsen til at stige. Denne trykforskel eksisterer, selv når dåsen er stolt; det er bare manglen på tryk, der ville resultere, hvis der dannedes et vakuum der holder dåsen til jorden. Så alt i alt kan dåsen altid se en kraftig styrke.

"perfekt forsegling til bordet." Som i sige en sugekop
@joojaa netop det
@CarlWitthoft Jeg slettede det, da jeg ikke fik andre til at forstå - har slettet det nu. Du gjorde pointen bedre med den kraftige styrke.
se: https://physics.stackexchange.com/questions/59866/how-does-the-buoyant-force-on-a-cube-at-the-bottom-of-a-tank-of-water-manifest- jeg
Jeg kommenterede spørgsmålet for at forstå, om der er 'en kanal'. Svarkommentaren var, at spørgsmålet nøjagtigt vedrører edge-case, når der ikke er nogen kanal. Jeg er helt enig i dit synspunkt 'når der er en kanal'. Men før der er en kanal, er der ingen opdrift. Så vidt jeg ser det, besvarer du ikke ovenstående spørgsmål, men et andet.
@rul30 Jeg tror, ​​du forveksler eksistensen af ​​en kraftig styrke med summen af ​​alle aktive kræfter på objektet.
Måske være, @CarlWitthoft bed mig om en kilde, hvorfor dette ikke er det samme.
efter min forståelse er der kun to typer kræfter, der kan spille en rolle her, tyngdekraften og trykket. Den "opdriftskraft" er resultatet af overfladeintegralet af spændingstensoren.
@CarlWitthoft, Jeg antager, at du stemte mit svar ned ud over din kommentar, jeg vil gerne forstå din ræsonnement og redigerede mit svar i overensstemmelse hermed. Det ville være meget nyttigt for mig, hvis du kunne påpege, hvor i ligningerne jeg lavede en fejl. Tak skal du have.
Jeg fandt en anden fysik.SE-post https://physics.stackexchange.com/questions/73515/ om dette emne. Jeg ville sætte pris på, hvis du kunne hjælpe mig herude.
_ "Så længe dåsetætheden er mindre end den omkringliggende væske, vil den opleve en kraftig kraft." _ Dette bør kun være sandt, hvis alle sider faktisk oplever en hydrostatisk kraft. Så vidt jeg kan se, er pointen med spørgsmålet; "hvad sker der, hvis du ikke tillader _en væske der". Dette ser ikke ud til at tage fat på den specifikke sag eller i det mindste ikke overbevisende ud over bare at hævde, at det ville fungere på den måde.
@JMac Der er under alle omstændigheder en kraftig styrke. En ingeniør ville ignorere dette med fare. Hydrostatiske kræfter er noget helt andet.
rul30
2018-01-30 17:39:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dette spørgsmål er en teoretisk / akademisk edge-case.

En krop i vandet vil opleve to kræfter:

  1. Tryk virker på alle overflader i kontakt med vand
  2. Tyngdekraft virker på kroppens masse

Artiklen om opdrift over på Wikipedia forklarer meget godt, hvordan følgende ligninger er opsat. Denne artikel giver også definitionen af ​​opdrift som:

I fysik er opdrift eller upthrust en opadgående kraft udøvet af en væske, der modsætter vægten af en nedsænket genstand.

(Læseren skal beslutte, om en krop på jorden stadig er nedsænket.)

Opdriftskraften, $ F_ \ mathrm {B} $, kan beregnes ved at integrere spændingen (her: tryk), $ \ sigma $ over hele overfladen, $ A $, af kroppen:

$ F_ \ mathrm {B} = \ oint \ sigma \, \ mathrm {d} A $

For en nedsænket krop kan du bruge Gauss-sætning. Dette betyder, at man kan erstatte arealintegralet med et volumenintegral. Imidlertid er aera-integralet i kroppen ikke "lukket" i dette kanttilfælde. Da dåsen sidder på jorden, er der intet vand (tryk) i bunden af ​​dåsen (se også forklaringen over på Physics.SE 1, 2).

Dette betyder for edge-case, at kroppen har kontakt med jorden, det er ikke muligt at bruge ligningen baseret på volumenintegralet:

$ F_ \ mathrm { B} = \ rho \ cdot V_ \ mathrm {fortrængt} \ cdot g $

Den eneste måde at beregne opdriftskraften er at integrere trykvektorerne på overfladen af ​​kroppen.
Dette betyder for en perfekt flad jord og en perfekt kan aera-integralet bliver:

$ F_ \ mathrm {B} = -p_ \ mathrm {at-top-of-can} \ cdot A_ \ mathrm { top} $

Nettokraften (opdrift og tyngdekraften) er:

$ F_ \ mathrm {net} = -p_ \ mathrm {øverst i boksen} \ cdot A_ \ mathrm {top} - m_ \ mathrm {can} \ cdot g $

Hvorvidt $ F_ \ mathrm {B} $ i dette tilfælde skal kaldes opdrift, skal diskuteres.

En meget lignende effekt er termiske. Når sollys kriger luften på jorden, reduceres densiteten, som med din genstand under vand, har du ingen opadgående (tryk-) kraft, fordi der ikke er noget under krigsluftboblen med en højere densitet. Du har brug for en forstyrrelse, hvis dette stabile system, som bringer noget væske med højere tæthed under området med lav densitet for at få opdrift. Følgende figur herfra illustrerer disse trin. picture of thermals

Uenig - det eneste, der holder dåsen til jorden ("stolt" i søværnet) er vakuumstyrken. Så længe dåsetætheden er mindre end den omkringliggende væske, oplever den en kraftig kraft.
@CarlWitthoft bemærk venligst, at spørgsmålet er for den meget teoretiske kant-sag, at der ikke er vand under dåsen.
@CarlWitthoft hvad mener du med vakuumkraft?
@rul30 dine argumenter giver slet ingen mening! Nettoforskellen mellem tyngdekraften nedad og det resulterende hydrostatiske tryk er "opdrift". Når objektet er ved overfladen, der bobler lykkeligt, er der ingen opdrift. Hvis objektet tvinges over overfladen, vinder tyngdekraften, hvis det tvinges under, vinder opdrift, indtil begge kræfter er ens. Ethvert forslag om, at det flydende objekt, der sidder fast i bunden af ​​dammen, ikke oplever opdrift, er noget vrøvl! - Donald Gibson 31. januar kl. 2:26
„Når genstanden er ved overfladen, der bobler lykkeligt, er der ingen opdrift“ selvfølgelig er der opdrift, hvorfor skulle det flyde?
@DonaldGibson bed mig om fejlene i min ligning.
Jeg er lidt bekymret for, at dette svar stadig synes at få nedstemninger, selvom det er det eneste, der ser ud til at adressere det punkt, der fremsættes direkte.
@CarlWitthoft Hvad er "vakuumkraft"? Den kraft, du får, når der påføres et vakuum på noget, er fordi der ikke er_tryk på det sted; og pres overalt ellers. Vakuumet i sig selv er ikke, hvor kraften leveres fra. Årsagen til, at det ikke flyder, er fordi du slipper af med det hydrostatiske tryk nedenfor; forårsager en ændring i trykbalancen som nu vender nedad i stedet for opad, vil du normalt få med en lukket overflade under hydrostatisk tryk.


ⓘ
Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...