ויקיפדיה

ציפה (פיזיקה) – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
מ שוחזר מעריכות של 188.64.206.64 (שיחה) לעריכה האחרונה של KotzBot
Omrirmo (שיחה | תרומות)
10 עריכות
עריכה:ניסוח מחודש של חוק ארכימדס
שורה 11:
{{ציטוט|תוכן=על כל גוף, מוקף באופן מלא או חלקי בזורם, פועל כוח ציפה ששווה למשקל הזורם שמוחלף על-ידי הגוף|מקור=-ארכימדס מסירקוזה}}
 
כלומר, על כל גוף אשר נמצא כולו או חלקו (גוף צף) בתוך זורם (נוזל או גז) פועל כוח על ידי ה[[זורם]]. בהנחה שהזורם אינו [[צמיגות|צמיגי]] הכוח שווה לנפח של הגוף בתוך הנוזל כפול [[תאוצה|תאוצת]] ה[[נפילה חופשית|נפילה החופשית]] כפול צפיפות הנוזל.
לשם הבהרה, בשביל גוף שקוע הנפח המוחלף הוא כל נפח הגוף, ובשביל גוף צף משקל הזורם המוחלף הוא משקל הגוף הצף.{{ש}}
 
בתמצות: כוח ציפה=משקל הזורם המוחלף.{{ש}}
כלומר <math display="inline">F = \rho g V</math> כאשר F הוא גודל הכוח , g היא תאוצת הנפילה החופשית, V הוא נפח הגוף שבתוך הזורם, ו- ρ היא צפיפות הזורם.
חוק ארכימדס לא מתייחס ל[[מתח פנים|מתח הפנים]] שפועל על הגוף, אבל כח זה פועל רק על כמות הנוזל המוחלף, לכן חוק ארכימדס עדיין מתאים.{{ש}}
 
משקל הזורם המוחלף פרופורציונלי לנפח הזורם המוחלף (בהנחה שהזורם בעל צפיפות קבועה). בצורה פשוטה החוק אומר שכוח הציפה שפועל על הגוף אמור להיות שווה למשקל הזורם המוחלף על ידי הגוף, או צפיפות הזורם כפול נפח הזורם המוחלף על ידי הגוף כפול תאוצת הגרביטציה, g. כלומר, עבור גופים בעלי מסה זהה, גופים בעלי נפח גדול יותר יחוו כוח ציפה גדול יותר.{{ש}}
לפי חוק ארכימדס ניתן להסיק כי התנאי לכך שחפץ ישקע בזורם הוא שצפיפות החפץ תהיה גדולה מצפיפות הזורם: אם הגוף ישקע כל נפח הגוף יהיה בתוך המים ותהיה לו תאוצה כלפי מטה לכן, לפי החוק השני של ניוטון :<math>0<\sum F = mg-\rho g V = \sigma V g - \rho V g =V g (\rho-\sigma)</math>
נניח שמשקל אבן הוא 10 ניוטונים, כאשר הוא נמדד על קפיץ בריק כך שהגרביטציה פועלת בכיוון הקפיץ. כעת נניח שהאבן מוכנסת למים, כך שמסת המים המוחלפים היא 3 ניוטונים. הכוח שפועל כעת על הקפיץ הוא משקל האבן, 10 ניוטונים, פחות כוח הציפה, 3 ניוטונים: 10-3=7. כלומר, ציפה מקטינה את המשקל הנמדד של גופים עליהם היא פועלת. באופן כללי, קל יותר להרים גופים מתחת למים מאשר מחוץ למים.{{ש}}
 
נכתוב את חוק ארכימדס בצורה הבאה:{{ש}}
כאשר g היא תאוצת הנפילה החופשית, V הוא נפח הגוף, m היא מסת הגוף, ρ צפיפות החפץ, σ צפיפות הזורם וΣF מסמל את סכום הכוחות.
'''משקל גוף נמדד=משקל הזורם המוחלף-משקל הגוף'''{{ש}}
 
ניסוח זה גורר את הניסוח למטה, יחס צפיפות הגוף לצפיפות הזורם קל לחישוב ללא שימוש בנפחים:{{ש}}
היות ו-g ו-V הם גדלים חיוביים, חייב להתקיים כי צפיפות החפץ גדולה מצפיפות הזורם כדי שהגוף ישקע וההפך כדי שגוף יצוף (ללא תלות בנפח או מסת החומרים או קבוע הכבידה).
'''צפיפות הגוף/צפיפות הזורם=משקל הגוף/משקל גוף נמדד-משקל הגוף'''{{ש}}
 
דוגמה: אם מפילים גזע עץ למים הוא יצוף.{{ש}}
דוגמאות:
דוגמה: בלון הליום במכונית נוסעת. כאשר המכונית מאיצה, מסת האוויר שבמכונית זז לכיוון הנגדי להאצת המכונית. גם הבלון נדחף לכיוון זה. אך מפני שהבלון צף ביחס לאוויר הוא למעשה נדחף בכיוון ההפוך, כלומר כיוון האצת המכונית. כלומר, אם מכונית מאטה הבלון "יידחף" אחורה, ואם היא מאיצה הוא "יידחף" קדימה. כמו כן אם המכונית פונה הבלון יפנה לכיוון הסיבוב.{{ש}}
 
כשבלון הליום "עולה" באוויר פועל עליו למעשה כוח ארכימדס כלפי מעלה וכוח הכבידה כלפי מטה לכן אם לא מופעל כוח נוסף על הבלון הוא "ינסה" לצוף כיוון שצפיפותו קטנה מצפיפות האוויר.
 
כשסירת ברזל צפה מעל המים, צפיפות הברזל גדולה מצפיפות המים, אך הסירה כוללת גם אוויר, לכן הצפיפות של כל החלק של הסירה שבתוך המים קטנה מצפיפות המים, ולכן הסירה צפה.(אם בסירה היה חור והמים היו נכנסים לסירה צפיפות הסירה תגדל ותהיה גדולה מצפיפות המים ולכן הסירה תשקע)
 
==כוחות ושיווי משקל==
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/ציפה_(פיזיקה)"