ציפה (פיזיקה) – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ ניקיון פרמטרים בתבנית:עריכה (דיון)
Matanyabot (שיחה | תרומות)
שורה 105:
==ציפה באוויר==
בדומה לחפצים שנמצאים בתחתית האוקיינוס שמסתכלים ורואים חפצים שצפים במים. אנו נמצאים בתחתית אוקיינוס אוויר ורואים חפצים שצפים באוויר, כמו בלונים. בלון צף, כמו גם מדוזה מאותה סיבה: כל אחד מהם צף כתוצאה מכוח ציפה ששווה למשקל הזורם אותו הם מחליפים. כאשר כוח הציפה שווה למשקל הגוף, הגוף צף. פעם אחת הזורם הוא אוויר ובפעם השנייה הזורם הוא מים. גופים צפים במים מפני שהלחץ שפועל על תחתית הגוף גדול מהלחץ שפועל על אזורו העליון, כך גם גוף באוויר, הלחץ באוויר מתחת לגוף גדול מלחץ האוויר מעל הגוף. בשני המקרים הציפה בהתאם לחוק ארכימדס.{{ש}}
למטר קובי של אוויר בלחץ אטמוספירי סטנדרטי וטמפרטורת חדר יש מסה של בערך 1.2 קילוגרם, לכן הוא שוקל בערך 12 ניוטונים. לכן על כל מטר קובי של אוויר פועל כוח ציפה בגודל של 12 ניוטונים. אם מסה של מטר קובי של חפץ גדולה מ1מ-1.2 קילוגרם (לכן משקלו גדול מ12 ניוטנים), החפץ ייפול לאדמה מעליה שוחרר. אם למטר קובי של חפץ מסה קטנה מ 1.2 קילוגרם, הוא עולה כלפי מעלה. כל גוף בעל מסה קטנה ממסת האוויר באותו נפח יעלה מעלה. במילים אחרות, כל חפץ צפוף פחות מאוויר יעלה מעלה. הגזים בהם ממלאים בלונים ש"מרחפים" באוויר צפופים פחות מאוויר.{{ש}}
ציפה גדולה יותר יכולה להיות מושגת אם הבלון היה מרוקן מחומר. משקל המבנה שתחזיק בלון מרוקן מלקרוס תעלה על כוח הציפה שנוסף. לכן ממלאים כדורים פורחים בגזים צפופים פחות מאוויר רגיל, מה שמונע מהכדור לקרוס ושומר עליהם קלים. בבלונים שאמורים להגיע לגבהים גבוהים או אמורים להישאר גבוהים לזמן ארוך, משתמשים בדרך כלל בהליום. הצפיפות של הליום קטנה מספיק כך שמשקל הכולל של ההליום, הבלון ומה שיחובר אליו יהיו קטנים ממשקל האוויר אותו הם מחליפים. מימן הוא הגז הכי פחות צפוף, אבל הוא נפיץ, ולכן כמעט שלא בשימוש. גז בעל צפיפות נמוכה משמשים למילוי בלונים מאותה סיבה מחומרים בעלי צפיפות נמוכה משמשים לחגורות הצלה., הם פשוט קלים מספיק וגורמים לכוח הציפה לגדול על כוח הכבידה.{{ש}}
להבדיל ממים, לאטמוספירה אין פני שטח (אין "תקרה"). בנוסף לזאת, להבדיל ממים האטמוספירה נהיית פחות צפופה באופן משמעותי עם הגובה. בעוד מצוף יצוף לפני המים, בלון הליום לא עולה לאיזשהו פני שטח של האטמוספירה. אוויר נהיה פחות צפוף עם הגובה, כך שכאשר משקל האוויר המוחלף יהיה שווה למשקל הבלון, התאוצה כלפי מעלה תיפסק. אפשר לומר גם שכאשר כוח ציפה על בלון שווה למשקל הבלון, הבלון יפסיק לעלות. בצורה זהה כאשר הצפיפות הממוצעת של הבלון שווה לצפיפות האוויר שמקיף אותו הבלון יפסיק לעלות. בלוני צעצוע שמלאים בהליום בדרך כלל מתפוצץ כשהם משוחררים לאוויר, מפני שכאשר הבלון עולה ומגיע לאזור בעל לחץ נמוך יותר, ההליום שבבלון מתפשט, מה שמגדיל את נפח הבלון עד שהוא נקרע ומתפוצץ.{{ש}}