mekanika e lëngjevefizikëmekanikëgravitetilundrueshmëri
Forca lundruese kundrejt forcës gravitacionale
Ky krahasim shqyrton ndërveprimin dinamik midis tërheqjes poshtë të gravitetit dhe shtytjes lart të forcës lundruese. Ndërsa forca gravitacionale vepron mbi të gjitha materiet me masë, forca lundruese është një reagim specifik që ndodh brenda lëngjeve, i krijuar nga gradientët e presionit që u lejojnë objekteve të notojnë, të fundosen ose të arrijnë ekuilibër neutral në varësi të dendësisë së tyre.
Theksa
Lundrueshmëria është një pasojë e drejtpërdrejtë e veprimit të gravitetit mbi një lëng.
Forca gravitacionale tërheq një objekt poshtë; forca lundruese e shtyn atë lart.
Një objekt fundoset nëse dendësia e tij është më e madhe se dendësia e lëngut.
Në gravitet zero, pluskueshmëria zhduket sepse lëngjet nuk kanë më gradiente presioni.
Çfarë është Forcë lundruese?
Forca lart e ushtruar nga një lëng që kundërshton peshën e një objekti të zhytur pjesërisht ose plotësisht.
Kufizim: Ekziston vetëm në prani të një mediumi fluid
Çfarë është Forca gravitacionale?
Forca tërheqëse midis dy masave, që zakonisht përjetohet si peshë në Tokë.
Simboli: Fg ose W
Burimi: Masa dhe distanca
Drejtimi: Vertikalisht poshtë (drejt qendrës së Tokës)
Ekuacioni kryesor: Fg = mg (Masa × Graviteti)
Kufizimi: Vepron mbi të gjitha materiet pavarësisht nga mediumi
Tabela Krahasuese
Veçori
Forcë lundruese
Forca gravitacionale
Drejtimi i Forcës
Vertikalisht lart (Upthrust)
Vertikalisht poshtë (Pesha)
Varet nga masa e objektit?
Jo (Varet nga masa e lëngut të zhvendosur)
Po (drejtpërdrejt proporcional me masën)
Mesatare e kërkuar
Duhet të jetë në një lëng (të lëngshëm ose të gaztë)
Mund të veprojë në vakum ose në çdo medium
I ndikuar nga dendësia?
Po (Varet nga dendësia e lëngut)
Jo (Pavarësisht nga dendësia)
Natyra e Origjinës
Forca e gradientit të presionit
Forca themelore tërheqëse
Sjellja Zero-G
Zhduket (Pa gradient presioni)
Mbetet i pranishëm (si një tërheqje e ndërsjellë)
Përshkrim i Detajuar i Krahasimit
Origjina e tërheqjeve lart dhe poshtë
Forca gravitacionale është një bashkëveprim themelor ku masa e Tokës tërheq një objekt drejt qendrës së tij. Megjithatë, forca pluskuese nuk është një forcë themelore, por një efekt dytësor i gravitetit që vepron mbi një lëng. Meqenëse graviteti tërheq më fort shtresat më të thella dhe më të dendura të një lëngu, ajo krijon një gradient presioni; presioni më i lartë në fund të një objekti të zhytur e shtyn atë lart më fort sesa presioni më i ulët në majë e shtyn atë poshtë.
Parimi dhe Pesha e Arkimedit
Parimi i Arkimedit thotë se forca lundruese lart është saktësisht e barabartë me peshën e lëngut që objekti zhvendos. Kjo do të thotë që nëse zhytni një bllok 1 litërsh, ai do të përjetojë një forcë lart të barabartë me peshën e 1 litër ujë. Ndërkohë, forca gravitacionale në vetë bllokun varet vetëm nga masa e tij, prandaj një bllok plumbi fundoset ndërsa një bllok druri me të njëjtën madhësi noton.
Përcaktimi i notimit dhe fundosjes
Nëse një objekt ngrihet, fundoset apo qëndron pezull varet nga forca neto - ndryshimi midis këtyre dy vektorëve. Nëse graviteti është më i fortë se forca lundruese, objekti fundoset; nëse forca lundruese është më e fortë, objekti ngrihet në sipërfaqe. Kur të dy forcat janë të balancuara në mënyrë të përkryer, objekti arrin një forcë lundruese neutrale, një gjendje e përdorur nga nëndetëset dhe zhytësit me skuba për të ruajtur thellësinë pa përpjekje.
Varësia nga Mjedisi
Forca gravitacionale është konstante në një vendndodhje specifike pavarësisht nëse objekti është në ajër, ujë apo vakum. Forca lundruese varet shumë nga mjedisi përreth; për shembull, një objekt përjeton shumë më tepër lundrueshmëri në ujin e kripur të oqeanit sesa në ujin e freskët të liqenit, sepse uji i kripur është më i dendur. Në vakum, forca lundruese pushon së ekzistuari plotësisht sepse nuk ka molekula lëngu për të siguruar presion.
Përparësi dhe Disavantazhe
Forcë lundruese
Përparësi
+Mundëson transportin detar
+Lejon ngjitje të kontrolluar
+Zvogëlon peshën e dukshme
+Kompensimi i gravitetit në ujë
Disavantazhe
−Kërkon një medium të lëngshëm
−Ndikohet nga temperatura e lëngut
−Zhduket në një vakum
−Varet nga vëllimi i objektit
Forca gravitacionale
Përparësi
+Ofron stabilitet strukturor
+Universal dhe konstant
+Mban atmosferat në vend
+Qeveris orbitat planetare
Disavantazhe
−Shkakton rënien e objekteve
−Kufizon peshën e ngarkesës
−Kërkon energji për të kapërcyer
−Varion pak nga lartësia
Idenë të gabuara të zakonshme
Miti
Lundrueshmëria vepron vetëm mbi objektet që në të vërtetë notojnë.
Realiteti
Çdo objekt i zhytur në një lëng përjeton një forcë pluskuese, madje edhe ato të rënda që fundosen. Një spirancë e fundosur peshon më pak në fund të oqeanit sesa në tokë, sepse uji ende ofron njëfarë mbështetjeje lart.
Miti
Graviteti nuk ekziston nën ujë.
Realiteti
Graviteti është po aq i fortë nën ujë sa është edhe në tokë. Ndjesia e 'papeshës' gjatë notit shkaktohet nga forca pluskuese që kundërvepron me gravitetin, jo nga mungesa e vetë gravitetit.
Miti
Lundrueshmëria është një forcë themelore e pavarur si graviteti.
Realiteti
Fluoriteti është një forcë e derivuar që kërkon që graviteti të ekzistojë. Pa gravitetin që tërheq lëngun poshtë për të krijuar presion, nuk do të kishte ndryshim presioni lart për të shtyrë objektet përsëri lart.
Miti
Nëse shkoni më thellë nën ujë, forca pluskuese rritet për shkak të presionit.
Realiteti
Për një objekt të patrupëzueshëm, forca pluskuese mbetet konstante pavarësisht nga thellësia. Ndërsa presioni total rritet ndërsa shkoni më thellë, *ndryshimi* në presion midis pjesës së sipërme dhe të poshtme të objektit mbetet i njëjtë.
Pyetjet më të Përshkruara
Çfarë ndodh me pluskueshmërinë në hapësirë ose me gravitetin zero?
Në një mjedis të vërtetë me gravitet zero, lundrueshmëria zhduket. Kjo ndodh sepse lundrueshmëria mbështetet në një gradient presioni të krijuar nga graviteti që tërheq lëngun poshtë. Në Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor, për shembull, flluskat e ajrit nuk ngrihen në majë të një qeseje uji; ato thjesht qëndrojnë kudo që të vendosen.
Pse anijet e rënda prej çeliku notojnë nëse çeliku është më i dendur se uji?
Anijet notojnë për shkak të formës së tyre, e cila përfshin një vëllim të madh ajri. Dendësia mesatare totale e anijes (trupi i çelikut plus hapësira ajrore boshe) është më e vogël se dendësia e ujit që zhvendos. Ky vëllim i madh i lejon anijes të zhvendosë një masë uji të barabartë me peshën e saj masive.
A përjeton një tullumbace lundrueshmëri në ajër?
Po, fuqia lundruese vlen për të gjitha lëngjet, të cilat përfshijnë gazra si ajri. Një tullumbace heliumi ngrihet lart sepse është më pak e dendur se ajri përreth. Forca lundruese nga ajri është më e madhe se forca gravitacionale mbi heliumin dhe materialin e tullumbaces, duke e shtyrë atë lart.
Si llogaritet 'pesha e dukshme'?
Pesha e dukshme është pesha aktuale e një objekti minus forcën pluskuese që vepron mbi të ($W_{app} = F_g - F_b$). Kjo shpjegon pse është më e lehtë të ngresh një person të rëndë në një pishinë sesa në tokë të thatë; uji 'mban' një pjesë të peshës së tyre për ju.
A ndikon temperatura në mënyrën se sa mirë noton diçka?
Po, temperatura ndryshon dendësinë e lëngut. Uji i nxehtë është më pak i dendur se uji i ftohtë, që do të thotë se ofron më pak forcë pluskuese. Kjo është arsyeja pse funksionon një tullumbace me ajër të nxehtë - ajri brenda tullumbace nxehet për t'u bërë më pak i dendur se ajri më i ftohtë jashtë, duke krijuar mjaftueshëm forcë pluskuese për të ngritur shportën.
Cili është ndryshimi midis luhatshmërisë pozitive, negative dhe neutrale?
Lundrueshmëria pozitive ndodh kur forca lundruese është më e madhe se graviteti, duke bërë që objekti të notojë. Lundrueshmëria negative është kur graviteti është më i fortë, duke bërë që ai të fundoset. Lundrueshmëria neutrale ndodh kur forcat janë plotësisht të barabarta, duke i lejuar objektit të qëndrojë pezull në thellësinë e tij aktuale.
Pse disa njerëz notojnë më mirë se të tjerët?
Lundrimi varet nga dendësia mesatare e trupit. Njerëzit me përqindje më të lartë të yndyrës trupore kanë tendencë të lundrojnë më lehtë sepse dhjami është më pak i dendur se muskujt dhe kockat. Përveç kësaj, sasia e ajrit në mushkëritë tuaja ndryshon ndjeshëm vëllimin tuaj pa shtuar shumë masë, duke rritur forcën tuaj lundruese.
Si e kontrollojnë nëndetëset lundrueshmërinë e tyre?
Nëndetëset përdorin tanke balasti për të ndryshuar dendësinë e tyre mesatare. Për t'u zhytur, ato i mbushin këto tanke me ujë, duke rritur forcën totale gravitacionale. Për t'u ngritur, ato përdorin ajër të kompresuar për të nxjerrë ujin nga tanket, duke zvogëluar masën e tyre dhe duke lejuar që forca lundruese të marrë përsipër.
A i bën uji i kripur gjërat të notojnë më mirë?
Po, uji i kripur është rreth 2.5% më i dendur se uji i ëmbël për shkak të mineraleve të tretura. Sipas Parimit të Arkimedit, një lëng më i dendur krijon një forcë lundruese më të fortë për të njëjtin vëllim zhvendosjeje, duke e bërë më të lehtë për njerëzit dhe anijet të qëndrojnë mbi ujë në oqean.
A mund të ketë një objekt pluskueshmëri në një trup të ngurtë?
Në fizikën standarde, lundrueshmëria zbatohet vetëm për lëngjet (lëngjet dhe gazet) sepse trupat e ngurtë nuk rrjedhin për të krijuar gradiente presioni. Megjithatë, gjatë periudhave kohore gjeologjike, manteli i Tokës sillet si një lëng shumë viskoz, duke lejuar që pllakat tektonike më pak të dendura të 'notojnë' sipër mantelit më të dendur në një proces të quajtur izostazi.
Verdikt
Zgjidhni forcën gravitacionale kur llogaritni peshën ose lëvizjen orbitale të çdo mase. Zgjidhni forcën pluskuese kur analizoni se si sillen objektet brenda lëngjeve ose gazeve, siç janë anijet në oqean ose balonat me ajër të nxehtë në atmosferë.