Смещение (жидкость)

Измерение объема путем смещения (а) до и (б) после погружения объекта. Величина подъема жидкости в цилиндре (∆V) равна объему объекта.

В механике жидкости смещение происходит , когда объект в значительной степени погружен в жидкость , отталкивая его и занимая свое место. Затем можно измерить объем вытесненной жидкости и вывести из этого объем погруженного объекта: объем погруженного объекта будет точно равен объему вытесненной жидкости.

Предмет, погруженный в жидкость, вытесняет количество жидкости, равное объему предмета. Таким образом, плавучесть выражается через принцип Архимеда , который гласит, что вес объекта уменьшается на его объем, умноженный на плотность жидкости. Если вес объекта меньше этой смещенной величины, объект плавает; если больше, то он тонет. Количество вытесненной жидкости напрямую связано (через принцип Архимеда) с ее объемом. В случае, если объект тонет (полностью погружается в воду), его объем смещается. В случае плавающего объекта вес вытесненной жидкости будет равен весу вытесняющего объекта.

Применение смещения

Этот метод можно использовать для измерения объема твердого объекта, даже если его форма неправильная. Существует несколько методов такого измерения. В одном случае повышение уровня жидкости регистрируется при погружении объекта в жидкость (обычно воду). Во втором случае объект погружается в сосуд, полный жидкости (так называемый переливной бак ), вызывая его перелив. Затем пролитую жидкость собирают и измеряют ее объем. В третьем случае предмет подвешивают под поверхностью жидкости и измеряют увеличение веса сосуда. Увеличение веса равно количеству жидкости, вытесненной объектом, что равно произведению объема подвешенного объекта на плотность жидкости. ^{[ 1 ]}

Идея принципа Архимеда заключается в том, что объект, погруженный в жидкость, выдерживает сила, равная весу жидкости, вытесненной этим объектом. ^{[ 2 ]} Вес вытесненной жидкости можно найти математически. Массу вытесненной жидкости можно выразить через плотность и ее объем $m = ρV$ . Вытесненная жидкость имеет вес $W = mg$ , где $g$ – ускорение свободного падения . Следовательно, вес вытесненной жидкости можно выразить как $W = ρVg$ .

Вес предмета или вещества можно измерить, поместив в цилиндр достаточно плавучий сосуд и отметив уровень воды. После помещения предмета или вещества в сосуд разница в весе объемов уровня воды будет равна весу предмета.

См. также

Водоизмещение (корабль)

Ссылки

^ Хьюз, Стивен В. (2005). «Возвращение к Архимеду: более быстрый, лучший и дешевый метод точного измерения объема небольших объектов». Физическое образование . 40 (5): 468–474. Бибкод : 2005PhyEd..40..468H . CiteSeerX 10.1.1.426.6138 . дои : 10.1088/0031-9120/40/5/008 . S2CID 250816225 .
^ «Что такое выталкивающая сила?» .

[StephenWHughes2005-1] Хьюз, Стивен В. (2005). «Возвращение к Архимеду: более быстрый, лучший и дешевый метод точного измерения объема небольших объектов». Физическое образование . 40 (5): 468–474. Бибкод : 2005PhyEd..40..468H . CiteSeerX 10.1.1.426.6138 . дои : 10.1088/0031-9120/40/5/008 . S2CID 250816225 .

[2] «Что такое выталкивающая сила?» .

[ 1 ]

[ 2 ]