Αρχείο ετικέτας Άνωση

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Εφαρμογή 8

Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενο τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α. Κολυμπάς πιο εύκολα στη θάλασσα από ό,τι στην πισίνα.

β. Μια μικρή σιδερένια σφαίρα βυθίζεται στο νερό, ενώ μια μεγάλη ξύλινη επιπλέει.

γ. Τα υποβρύχια μπορούν να αναδύονται και να καταδύονται στη θάλασσα.

 

Να αιτιολογήσεις την επιλογή σου σε κάθε περίπτωση.

ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ

α. Η πυκνότητα του θαλασσινού νερού είναι μεγαλύτερη από του νερου της πισίνας, άρα και η άνωση που ασκεί το θαλασσινό νερό είναι μεγαλύτερη από της πισίνας. Με μεγαλύτερη άνωση είναι πιο εύκολη η κολύμβηση.
β. Δεν έχει σημασία ο όγκος στο αν βυθίζεται ή επιπλέει αλλά μόνο η πυκνότητα. Η ξύλινη έχει μικρότερη πυκνότητα από του νερού οπότε ανεξαρτήτως μεγέθους θα επιπλέει. Η σιδερένια έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από του νερού άρα ανεξαρτήτως μεγέθους θα βυθίζεται.
γ. Τα υποβρύχια μπορούν και αναδύονται και καταδύονται βγάζοντας και βάζοντας νερό μέσα τους. Όταν θέλουν να καταδυθούν μεγαλώνουν την πυκνότητά τους (και το βάρος τους) βάζοντας νερό σε ειδικούς θαλάμους. Όταν θέλουν να αναδυθούν βγάζουν το νερό μικραίνοντας την πυκνότητά τους (και το βάρος τους).

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Άσκηση 8

bkef4-ask8bkef4-dedomena

Δεδομένα
m=10kg

h=500m

\rho_{\theta}=1020\frac{kg}{m^3}

\rho_{\chi}=1930\frac{kg}{m^3}

g=10\frac{m}{s^2}

Ζητούμενα
α) A=?

β) F=? στο νερό

γ) F=? έξω από το νερό

α) Για να βρούμε την άνωση που ασκείται στο αγαλματίδιο, πρέπει πρώτα να βρούμε τον όγκο του, από τον τύπο της πυκνότητας \rho=\frac{m}{V}:

\displaystyle V=\frac{m}{\rho}=\frac{10kg}{19300}\approx 0,000518m^3

Επομένως

A=\rho_{\theta}gV=1020\frac{kg}{m^3}g 10\frac{m}{s^2}0,000518m^3=5,28N

Επομένως \boxed{A=5,28N}

β) Αφού στο νερό το αγαλματίδιο ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα ισορροπεί, ισχύει

F_{o\lambda}=0

Στο αγαλματίδιο που βρίσκεται στο νερό ασκούνται τρεις δυνάμεις, η δύναμη από το σκοινί F προς τα πάνω, η άνωση A προς τα πάνω και το βάρος B προς τα κάτω.

F=B-A=100N-5,28N=94,72N

Επομένως \boxed{F=94,72N}

γ) Αφού έξω από το νερό το αγαλματίδιο πάλι ισορροπεί, ισχύει

F_{o\lambda}=0

Στο αγαλματίδιο που βρίσκεται έξω από το νερό ασκούνται μόνο δύο δυνάμεις, η δύναμη από το σκοινί F προς τα πάνω και το βάρος B προς τα κάτω.

F=B=100N

Επομένως \boxed{F=100N}

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Ερώτηση 7

Στο σχήμα παριστάνονται τρεις θέσεις ενός σιδερένιου κύβου καθώς βυθίζεται μέσα σε δοχείο με νερό.
i. Στη θέση Α να σχεδιαστούν όλες οι δυνάμεις που ασκούνται από το νερό στον κύβο.

Στις επιφάνειες του υγρού ασκούνται δυνάμεις οι οποίες αυξάνονται με το βάθος, όπως φαίνεται στο σχήμα.


ii. Να σχεδιαστούν οι ανώσεις και στις τρεις θέσεις και να συγκριθούν μεταξύ τους.

Η συνισταμένη των δυνάμεων του ερωτήματος i μας δίνει την άνωση η οποία είναι ίδια και στις 3 θέσεις. Η άνωση δεν εξαρτάται από το βάθος.

iii. Στις προτάσεις που ακολουθούν να επιλέξεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.
Α. Όταν αυξάνεται το βάθος του υγρού, η πίεση του υγρού είναι:



Β. Όταν αυξάνεται το βάθος του υγρού, η άνωση που ασκεί είναι:


 

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Ερώτηση 5

Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενο τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α. Όταν ένα σώμα βυθιστεί σε ρευστό, η βαρυτική δύναμη που η γη ασκεί σε αυτό μειώνεται.

β. Η άνωση οφείλεται στη διαφορά πιέσεων του ρευστού στην κάτω και την επάνω επιφάνεια ενός σώματος.

γ. Η άνωση είναι ανεξάρτητη από το σχήμα και το βάρος του σώματος που βυθίζεται σε ρευστό.

δ. Όταν το ίδιο σώμα βυθίζεται ολόκληρο σε διαφορετικά ρευστά, η δύναμη της άνωσης που του ασκούν είναι ίδια.

ε. Όταν η πυκνότητα ενός σώματος είναι μικρότερη ή ίση με την πυκνότητα του υγρού μέσα στο οποίο είναι βυθισμένο, τότε το σώμα επιπλέει στο υγρό.

 

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Ερώτηση 4


Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

→ Σε κάθε σώμα που βυθίζεται μέσα σε υγρό ή αέριο, ασκείται δύναμη της οποίας η διεύθυνση είναι και η φορά προς Η δύναμη αυτή ονομάζεται . Το μέτρο της άνωσης ισούται με το του που εκτοπίζεται από το σώμα.

→ Όταν ένα σώμα επιπλέει στο υγρό, τότε η είναι ίση με το του σώματος.
 

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Εφαρμογή 9

Γέμισε ένα μικρό πλαστικό μπουκάλι με νερό της βρύσης και άφησέ το σ’ ένα δοχείο γεμάτο με το ίδιο νερό. Τότε θα παρατηρήσεις ότι το μπουκάλι πλέει, ενώ είναι ολόκληρο βυθισμένο ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του νερού.

  1. Να σχεδιάσεις τις δυνάμεις που ασκούνται στο μπουκάλι. Να υπολογίσεις τη συνισταμένη δύναμη που ασκείται σε αυτό.
  2. Βυθίζουμε ολόκληρο το μπουκάλι μέσα σε οινόπνευμα και το αφήνουμε. Προς τα πού θα κινηθεί; Εξήγησε.
  3. Βυθίζουμε ολόκληρο το μπουκάλι μέσα σε αλατόνερο και το αφήνουμε. Προς τα πού θα κινηθεί; Εξήγησε.

Δίνονται οι πυκνότητες: ρνερού = 1.000 \frac{kg}{m^3}, ροινοπνεύματος = 800 \frac{kg}{m^3}, ραλατόνερου = 1.200 \frac{kg}{m^3}

ΛΥΣΗ

Επιλέξτε υγρό και δείτε τι θα συμβεί και γιατί:

4.5 Άνωση

Άνωση είναι η δύναμη που ασκεί ένα υγρό (ή αέριο) σε κάθε σώμα που βυθίζεται σε αυτό.

Η άνωση είναι κατακόρυφη με φορά προς τα πάνω.Oφείλεται στη διαφορά πίεσης ανάμεσα στην κάτω και την πάνω επιφάνεια του αντικειμένου που βυθίζεται.

Η άνωση που ασκείται σε ένα σώμα ισούται με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το σώμα. Προκύπτει ότι

A=\rho g V

Επομένως η άνωση είναι ανάλογη με

  1. την πυκνότητα του υγρού ρ
  2. την επιτάχυνση της βαρύτητας g
  3. και το μέρος του όγκου του σώματος V που είναι βυθισμένο στο υγρό.

Δεν εξαρτάται από το σχήμα και το βάρος του σώματος.

Στη διπλανή προσομοίωση παρατηρήστε πώς μεταβάλλεται η άνωση όταν το βυθίσουμε αφού μεταβάλλουμε
α) την πυκνότητα του υγρού
β) την πυκνότητα του σώματος
γ) το βάθος (μεταβάλλοντας τη σταθερά ελατηρίου k)

Προσέχτε επίσης ότι το αν βυθίζεται ή ανυψώνεται σχετίζεται με το αν είναι μεγαλύτερο το βάρος ή η άνωση.


Παράρτημα:
Παρακολουθήστε εδώ γιατί ένα πλοίο δε βυθίζεται.