Czy obiekt na dnie morza nadal odczuwałby pływalność? [Zamknięte]

11

Rozumiem więc, że wypór ma miejsce, ponieważ płyn wywiera większy nacisk pod obiektem w porównaniu do powyższego, jak na tym zdjęciu

Więc moje pytanie brzmi: co, jeśli obiekt zostanie wtłoczony na dno pojemnika, tak że pod nim nie będzie płynu? Logika jest taka, że jeśli nie ma pod nim płynu, nie ma nic, co mogłoby go podnieść. Czy więc ten obiekt nadal będzie się unosił? Jeśli tak, dlaczego?

edycja: interesujące, aby zobaczyć odpowiedzi, które nie zgadzają się ze sobą. Należy zwrócić uwagę na jedną rzecz - zgodnie z moim podręcznikiem pływalność jest siłą występującą z powodu ciśnienia hydrostatycznego - nie ma ona nic wspólnego z gęstością obiektów. Więc ci, którzy mówią, że mogą doświadczyć pływalności, ponieważ jest ona mniej gęsta, mylą się, tak sądzę, to nie jest pływalność.

fluid-mechanics pressure fluid

— M. Wother
źródło

To bardzo dobre pytanie! Na moją odpowiedź założyłem, że puszka fasoli unosi się w wodzie (doświadcza pływalności). I pytasz o skrzynkę brzegową, że pojemnik jest najpierw dociskany do ziemi.

— rul30

1

tak, o tym mówię

— M. Wother

1

powiązana dyskusja physics.stackexchange.com/questions/59866/…

— agentp 30.01.2018

2

Głosuję za zamknięciem tego pytania jako nie na temat, ponieważ wydaje się, że jest to teoretyczny przypadek praw fizycznych i byłby bardziej odpowiedni przy wymianie stosu fizyki (gdzie jest duplikatem). Pytanie nie wydaje się koncentrować na rzeczywistych zastosowaniach lub inżynieryjnych aspektach pytania.

— JMac

1

Komentarze nie są przeznaczone do rozszerzonej dyskusji; ta rozmowa została przeniesiona do czatu .

— Air

4

Tak, twoja puszka będzie nadal miała wyporność, gdy będzie zanurzona w dnie.

Niezależnie od głębokości zanurzenia każdy przedmiot straci wagę równą ciężarowi wody, którą wyparł, nawet gdy jest trzymany na dnie. Mylisz ciśnienie hydrostatyczne z pływalnością.

Ciśnienie hydrostatyczne wzrośnie wraz z głębokością, do tego stopnia, że może nawet zmiażdżyć puszkę. Ale wypór wywierany przez wodę na puszkę pozostaje mniej więcej taki sam, ponieważ woda jest prawie nieściśliwa, więc jej gęstość jest mniej więcej taka sama na płytkiej i głębokiej wodzie. Dlatego wyparta woda będzie ważyła tyle samo na dnie, a wypór, który wywoła, byłby taki sam.

— kamran
źródło

3

Dlaczego opinie negatywne?

— Wossname

2

Smutna refleksja na temat jakości strony. Pływalność dzieje się nawet z kawałkiem betonu wypalonym, aby go zanurzyć w przód i działać jak filar mostu. Odejmiesz ciężar wody, aby obliczyć obciążenie fundamentu.

— kamran

1

100% poprawności. Różnica netto między siłą grawitacji w dół a uzyskanym ciśnieniem hydrostatycznym to „wypór”. Gdy obiekt na powierzchni kołysze się szczęśliwie, nie ma pływalności. Jeśli obiekt zostanie wymuszony nad powierzchnią, grawitacja zwycięży, jeśli zostanie wymuszona poniżej, pływalność wygrywa, dopóki obie siły nie będą równe. Wszelkie sugestie, że pływający obiekt przyczepiony do dna stawu nie doświadcza żadnej pływalności, są nonsensowne!

— Donald Gibson

3

Z tą analizą jest problem, który wydaje się ignorować sedno pytania. Czy siła hydrostatyczna występuje na dnie, gdy pod nim nie ma wody? Wydaje się, że to naprawdę nie rozwiązuje tego, a jedynie mówi „wypór jest taki sam, ponieważ różnica w ciśnieniu hydrostatycznym jest taka sama”; ale nie zajmujesz się przypadkiem, na którym koncentruje się to pytanie; przypadek, gdy poniżej nie ma wody. Nie wyjaśniasz, w jaki sposób możesz manifestować ciśnienie hydrostatyczne bez żadnego płynu.

— JMac

1

@AsymLabs Opisujesz matematykę stojącą za pływalnością; ale ignorując, dlaczego to się objawia. Pływalność istnieje z powodu równowagi sił hydrostatycznych na obiekcie; i zwiększone ciśnienie na zwiększonej głębokości. Dla każdej zamkniętej powierzchni poddanej działaniu siły hydrostatycznej; uzyskujemy całkowitą pływalność na ciele. W przypadku przedmiotu, którego powierzchnie są usuwane z kontaktu hydrostatycznego z płynem; ciśnienie nie działa już na zamkniętą powierzchnię; dlatego wyporu nie można naiwnie zastosować w ten sam sposób, co zanurzony obiekt.

— JMac

2

Tak, będzie - przestrzeń, którą zajmuje obiekt, jest lżejsza niż otaczający go płyn, więc chce się podnieść.

To samo, co pchanie piłki na dno wanny - czy tam zostaje?

Edycja: dla tych, którzy twierdzą, że kształt kulki robi różnicę: spróbuj z plastikową pustą kostką (wypełnioną powietrzem), aby kostka mogła położyć się płasko na powierzchni ...

— Solar Mike
źródło

1

to nie taka łatwość, pytanie dotyczy puszki, biorąc pod uwagę „idealną”, czy nie byłoby siły nacisku w górę. Twój przykład z piłką naprawdę robi różnicę. Ponieważ piłka dotyka tylko dna niewielkim obszarem.

— rul30

@ rul30 wypróbuj go z pustą plastikową kostką, a następnie ...

— Solar Mike

1

jak wspomina rul30 - mówię o teoretycznie idealnym kształcie i teoretycznym scenariuszu. Wszystkie przedmioty codziennego użytku mają małe dziurki, kanały i inne rzeczy (tak sądzę)

— M. Wother

1

Cóż to za różnica? Według mojego podręcznika siła wyporu nie ma nic wspólnego z gęstością obiektu, tylko jego objętość

— M. Wother 30.01.18

1

@ M.Wother Jeśli czytasz to poprawnie, oznacza to, że twój podręcznik jest nieprawidłowy. to masa na daną objętość obiektu w porównaniu do masy otaczającej cieczy na tę samą objętość decyduje o tym, czy przedmiot tonie, czy wznosi się - masa na objętość jest definicją gęstości.

— AsymLabs

2

Nie jestem pewien, dlaczego SolarMike usunął swoją odpowiedź. Jedyną rzeczą, która utrzymuje puszkę na ziemi („dumna” pod względem morskim) jest siła podciśnienia, tj. Taki sam nacisk, który powstrzymuje cię od podniesienia puszki ze stołu, jeśli istnieje idealne uszczelnienie do stołu.
Tak długo, jak gęstość puszki jest mniejsza niż gęstość otaczającego płynu, będzie ona doświadczać siły wyporu. Nie myl istniejącej siły z siłą netto . Gdy pojawi się kanał umożliwiający przepływ wody pod puszką, ciśnienie delta wody z głębokością spowoduje podniesienie puszki na powierzchnię. (To kwestia ciśnienia w zależności od głębokości, a nie gęstości). Jak pokazano na stronie Wikipedii, ciśnienie na dnie puszki (ciśnienie wody) jest większe niż ciśnienie na górze puszki, zmuszając w ten sposób do wzrostu puszki. Ta różnica ciśnień istnieje nawet wtedy, gdy puszka jest dumna; to tylko brak ciśnienia, który powstałby, gdyby powstała tam próżnia, która utrzymuje puszkę na ziemi. Podsumowując, puszka zawsze widzi siłę wyporu.

— Carl Witthoft
źródło

1

„idealne uszczelnienie stołu”. Jak powiedzmy przyssawkę

— joojaa

@ joojaa dokładnie to

— Carl Witthoft

1

@CarlWitthoft Usunąłem go, ponieważ nie udało mi się zrozumieć innych - usunąłem go teraz. Poprawiłeś punkt dzięki sile wyporu.

— Solar Mike

patrz: physics.stackexchange.com/questions/59866/…

— rul30

1

„Dopóki gęstość puszki jest mniejsza niż gęstość otaczającego płynu, będzie ona doświadczać siły wyporu”. Powinno to być prawdą tylko wtedy, gdy wszystkie strony faktycznie doświadczają siły hydrostatycznej. O ile mi wiadomo, pytanie brzmi: „Co się dzieje, jeśli nie pozwalają na dowolny płyn tam”. Wydaje się, że nie odnosi się to do tego konkretnego przypadku, a przynajmniej nie jest przekonujące poza zwykłym stwierdzeniem, że tak to zadziała.

— JMac

1

To pytanie ma charakter teoretyczny / akademicki.

Ciało w wodzie będzie doświadczać dwóch sił:

Ciśnienie działające na wszystkie powierzchnie mające kontakt z wodą
Grawitacja działająca na masę ciała

Artykuł dotyczący pływalności na Wikipedii wyjaśnia bardzo dobrze, jak tworzone są następujące równania. W tym artykule podano również definicję pływalności, ponieważ:

W fizyce pływalność lub siła ciągu to siła skierowana do góry przez płyn, który przeciwstawia się ciężarowi zanurzonego przedmiotu.

(Czytelnik musi zdecydować, czy ciało na ziemi jest jeszcze zanurzone).

$F_\mathrm{B}$ $\sigma$ $A$

$F_\mathrm{B} = \oint \sigma\, \mathrm{d}A$

Dla ciała zanurzonego można użyć twierdzenia Gaussa . Oznacza to, że można zastąpić całkę obszarową całką objętościową. Jednak w tym przypadku krawędzi całka powietrzna ciała nie jest „zamknięta”. Ponieważ puszka leży na ziemi, w dolnej części puszki nie ma wody (ciśnienia) (patrz także wyjaśnienie w Physics.SE 1 , 2 ).

Oznacza to, że w przypadku skrzyni, że ciało ma kontakt z ziemią, nie jest możliwe użycie równania opartego na całce objętościowej:

$F_\mathrm{B} = \rho \cdot V_\mathrm{displaced} \cdot g$

Jedynym sposobem obliczenia siły wyporu jest zintegrowanie wektorów ciśnienia na powierzchni ciała.
Oznacza to idealną płaską powierzchnię i idealną puszkę całki powietrznej:

$F_\mathrm{B} = -p_\mathrm{at-top-of-can} \cdot A_\mathrm{top}$

Siła netto (siła wyporu i siła grawitacji) wynosi:

$F_\mathrm{net} = -p_\mathrm{at-top-of-can} \cdot A_\mathrm{top} - m_\mathrm{can} \cdot g$

$F_\mathrm{B}$

Bardzo podobny efekt to termika . Kiedy światło słoneczne unosi powietrze na ziemi, jego gęstość zmniejsza się, ponieważ w przypadku obiektu pod wodą nie ma siły skierowanej w górę (ciśnienie), ponieważ pod bańką powietrzną o większej gęstości nie ma nic. Potrzebujesz tego zaburzenia, jeśli ten stabilny system, który wprowadza trochę płynu o wyższej gęstości pod obszar niskiej gęstości, aby uzyskać pływalność. Poniższy rysunek stąd ilustruje kroki.

— rul30
źródło

Nie zgadzam się - jedyne, co utrzymuje puszkę na ziemi („dumny” w kategoriach marynarki), to siła próżni. Tak długo, jak gęstość puszki jest mniejsza niż gęstość otaczającego płynu, będzie ona doświadczać siły wyporu.

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft proszę zauważyć, że pytanie dotyczy bardzo teoretycznego przypadku, w którym pod puszką nie ma wody.

— rul30

1

@ rul30 twoje argumenty nie mają żadnego sensu! Różnica netto między siłą grawitacji w dół a uzyskanym ciśnieniem hydrostatycznym to „wypór”. Gdy obiekt na powierzchni kołysze się szczęśliwie, nie ma pływalności. Jeśli obiekt zostanie wymuszony nad powierzchnią, grawitacja zwycięży, jeśli zostanie wymuszona poniżej, pływalność wygrywa, dopóki obie siły nie będą równe. Wszelkie sugestie, że pływający obiekt przyczepiony do dna stawu nie doświadcza żadnej pływalności, są nonsensowne! - Donald Gibson 31 stycznia o 2:26

— Donald Gibson

1

Jestem trochę zaniepokojony tym, że ta odpowiedź wciąż wydaje się negatywna, chociaż wydaje się, że jest to jedyna odpowiedź, która bezpośrednio odnosi się do podjętej kwestii.

— JMac

1

@CarlWitthoft Co to jest „siła podciśnienia”? Siła, którą otrzymujesz, gdy do czegoś przyłożona jest próżnia, polega na tym, że w tym miejscu nie ma ciśnienia; i presja wszędzie indziej. Sama próżnia nie jest źródłem siły. Powodem, dla którego nie unosi się, jest pozbycie się poniżej ciśnienia hydrostatycznego; powodując zmianę równowagi ciśnienia; który teraz jest skierowany w dół zamiast w górę, zwykle uzyskuje się przy zamkniętej powierzchni pod ciśnieniem hydrostatycznym.

— JMac