Một vật thể dưới đáy biển vẫn có thể nổi? [đóng cửa]


10

Vì vậy, tôi hiểu rằng sự nổi này xảy ra do chất lỏng tạo ra một áp lực lớn hơn từ bên dưới một vật thể so với bên trên, như trong bức tranh này enter image description here

Vì vậy, câu hỏi của tôi là, điều gì sẽ xảy ra nếu đối tượng bị buộc xuống đáy thùng, để không có chất lỏng bên dưới nó. Logic là, nếu không có chất lỏng bên dưới, không có gì để đẩy nó lên. Vì vậy, đối tượng đó vẫn sẽ trải nghiệm nổi? Nếu đúng thì tại sao?

chỉnh sửa: thú vị để xem một số câu trả lời không đồng ý với nhau. Một điều cần lưu ý - theo độ nổi của sách giáo khoa của tôi là một lực xảy ra do áp suất thủy tĩnh - nó không liên quan gì đến mật độ của các vật thể. Vì vậy, những người nói sau đó sẽ có thể trải nghiệm độ nổi bởi vì nó ít đậm đặc hơn là sai, tôi đoán, đó không phải là độ nổi.


Đó là một câu hỏi rất hay! Đối với câu trả lời của tôi, tôi cho rằng những hạt đậu sẽ trôi nổi trong nước (kinh nghiệm nổi). Và bạn đang yêu cầu trường hợp cạnh rằng container được nhấn xuống đất trước.
rul30

1
vâng đó là những gì tôi đang nói về
M. Wother


2
Tôi đang bỏ phiếu để đóng câu hỏi này ngoài chủ đề vì điều này dường như là về trường hợp lý thuyết của các định luật vật lý và sẽ phù hợp hơn trong trao đổi ngăn xếp vật lý (trong đó nó là một bản sao). Câu hỏi được hỏi dường như không tập trung vào các ứng dụng trong thế giới thực hoặc các khía cạnh kỹ thuật của câu hỏi.
JMac

1
Bình luận không dành cho thảo luận mở rộng; cuộc trò chuyện này đã được chuyển sang trò chuyện .
Air

Câu trả lời:


4

Có, bạn vẫn có thể có sức nổi khi nó chìm xuống đáy.

Bất kể độ sâu nhấn chìm, bất kỳ vật thể nào cũng sẽ giảm cân bằng trọng lượng của nước mà nó đã dịch chuyển, ngay cả khi bị giữ ở đáy. Bạn nhầm lẫn áp suất thủy tĩnh với độ nổi.

Áp suất thủy tĩnh sẽ tăng theo độ sâu, đến mức nó thậm chí có thể nghiền nát lon. Nhưng độ nổi của nước trên có thể giữ nguyên hoặc ít hơn, bởi vì nước gần như không thể nén được, do đó mật độ của nó ít nhiều giống nhau ở vùng nước nông và sâu. Do đó, nước thay thế sẽ có trọng lượng như nhau ở dưới đáy và độ nổi mà nó gây ra sẽ giống nhau.


3
Tại sao các downvote?
Wossname

2
Phản ánh buồn về chất lượng của trang web. Sức nổi xảy ra với ngay cả một mảnh bê tông bị vỡ để được nhấn chìm trước và hoạt động như một mố cầu cho một cây cầu. Bạn sẽ trừ đi trọng lượng của nước để tính tải trọng móng.
kamran

1
Đúng 100%. Chênh lệch ròng giữa lực hấp dẫn đi xuống và áp suất thủy tĩnh tổng hợp là "độ nổi". Khi đối tượng ở trên bề mặt nhấp nhô vui vẻ, không có độ nổi. Nếu vật bị buộc ở trên bề mặt, trọng lực sẽ thắng, nếu nó bị ép ở dưới, độ nổi sẽ thắng cho đến khi cả hai lực bằng nhau. Bất kỳ đề nghị rằng các đối tượng nổi bị mắc kẹt dưới đáy ao trải nghiệm không có nổi là vô nghĩa!
Donald Gibson

2
Có một vấn đề với phân tích này, dường như bỏ qua điểm của câu hỏi Có lực thủy tĩnh tồn tại dưới đáy khi có Không Nước dưới nó? Điều này thực sự không giải quyết được điều đó, và chỉ nói "độ nổi là như nhau bởi vì sự khác biệt về áp suất thủy tĩnh là như nhau"; nhưng bạn không giải quyết trường hợp cạnh mà câu hỏi này tập trung vào; trường hợp khi họ không có nước bên dưới. Bạn không giải thích làm thế nào bạn có thể biểu hiện thủy tĩnh áp lực mà không có bất kỳ chất lỏng ở nơi đầu tiên.
JMac

Độ nổi đơn giản là khối lượng của vật thể trừ đi khối lượng của chất lỏng bị dịch chuyển bởi thể tích của vật thể nói trên. Nếu kết quả này là dương thì đối tượng sẽ chìm, nếu âm thì đối tượng sẽ tăng. Điều này không liên quan gì đến áp suất thủy tĩnh hoặc liệu đối tượng được đặt trên giường. Nó đơn giản không quan trọng cho dù có bất kỳ áp suất thủy tĩnh ở dưới cùng của đối tượng.
AsymLabs

2

Có nó sẽ - không gian mà đối tượng chiếm giữ nhẹ hơn chất lỏng xung quanh nên nó muốn tăng lên.

Tương tự như đẩy một quả bóng xuống đáy bồn tắm - nó có ở lại đó không?

Chỉnh sửa: cho những người nói hình dạng của quả bóng làm cho tất cả sự khác biệt: hãy thử nó với một khối rỗng bằng nhựa (chứa đầy không khí) để khối lập phương có thể nằm phẳng trên bề mặt ...


1
nó không phải là dễ dàng, câu hỏi là về một lon, với một "hoàn hảo" có thể sẽ không có lực áp lực lên trên. Ví dụ của bạn với một quả bóng thực sự là điều làm nên sự khác biệt. Bởi vì một quả bóng chỉ chạm đáy với một diện tích nhỏ.
rul30

@ rul30 hãy thử nó với một khối nhựa rỗng sau đó ...
Solar Mike

1
như rul30 đề cập - Tôi đang nói về một hình dạng hoàn hảo về mặt lý thuyết và một kịch bản lý thuyết. Tất cả các đối tượng hàng ngày có một số lỗ nhỏ và các kênh và mọi thứ (tôi đoán)
M. Wother

@ M.Wther bạn cũng cho rằng hình dạng hoàn hảo này cũng có đặc điểm là thay đổi mật độ của nó để nó có cùng khối lượng với chất lỏng ở độ sâu đó?
Solar Mike

1
Nó có gì khác biệt? Theo sách giáo khoa của tôi, lực nổi không liên quan gì đến mật độ của vật thể, chỉ là khối lượng
M. Wother

2

Tôi không chắc tại sao SolarMike lại xóa phản hồi của anh ấy. Thứ duy nhất giữ lon xuống đất ("tự hào" về mặt hải quân) là lực chân không, tức là áp lực tương tự khiến bạn không thể nhấc cái hộp ra khỏi bàn nếu có một con dấu hoàn hảo trên bàn.
Chừng nào mật độ của lon nhỏ hơn chất lỏng xung quanh, nó sẽ chịu một lực nổi. Đừng nhầm lẫn một hiện có lực lượng với lực lượng mạng . Một khi có một kênh để cho phép nước chảy dưới lon, áp suất delta của nước có độ sâu sẽ khiến lon nổi lên mặt nước. (Đó là vấn đề của sức ép so với độ sâu, không phải mật độ). Như thể hiện trên Trang Wikipedia , áp suất ở đáy lon (áp lực nước) lớn hơn áp suất ở đỉnh lon, do đó buộc lon phải tăng. Sự chênh lệch áp suất này tồn tại ngay cả khi có thể tự hào; nó chỉ là thiếu sót áp lực sẽ dẫn đến nếu một chân không hình thành ở đó giữ lon xuống đất. Vì vậy, tóm lại, luôn luôn có thể nhìn thấy một lực nổi.


1
"con dấu hoàn hảo để bàn." Như nói một cốc hút
joojaa

@joojaa chính xác đó
Carl Witthoft

1
@CarlWitthoft Tôi đã xóa nó vì tôi không hiểu người khác hiểu - đã xóa nó ngay bây giờ. Bạn đã làm cho điểm tốt hơn với lực nổi.
Solar Mike


1
"Chừng nào mật độ của lon nhỏ hơn chất lỏng xung quanh, nó sẽ chịu một lực nổi." Điều này chỉ đúng nếu tất cả các bên thực sự trải qua một lực thủy tĩnh. Theo như tôi có thể nói, điểm của câu hỏi là; "chuyện gì xảy ra nếu bạn không cho phép bất kì chất lỏng ở đó ". Điều này dường như không giải quyết trường hợp cụ thể đó, hoặc ít nhất là không thuyết phục ngoài việc khẳng định nó sẽ hoạt động theo cách đó.
JMac

0

Câu hỏi này là một trường hợp cạnh lý thuyết / học thuật.

Một cơ thể trong nước sẽ trải qua hai lực:

  1. Sức ép tác động lên tất cả các bề mặt tiếp xúc với nước
  2. Nghiêm trọng tác động lên khối lượng của cơ thể

Bài báo về sự nổi tại Wikipedia giải thích rất tốt cách các phương trình sau được thiết lập. Bài viết này cũng đưa ra định nghĩa về độ nổi như:

Trong vật lý, sức nổi hoặc sự phản kháng, là một lực hướng lên gây ra bởi một chất lỏng chống lại trọng lượng của một đối tượng đắm chìm.

(Người đọc phải quyết định xem một cơ thể trên mặt đất có còn đắm mình hay không.)

Lực nổi, $ F_ \ mathrm {B} $, có thể được tính bằng cách tích hợp ứng suất (ở đây: áp lực), $ \ sigma $ trên toàn bộ bề mặt, $ A $, của cơ thể:

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

Đối với một cơ thể đắm mình trên có thể sử dụng Định lý Gauss . Điều này có nghĩa là người ta có thể thay thế tích phân diện tích bằng tích phân khối. Tuy nhiên, trong trường hợp cạnh này, tích phân aera của cơ thể không bị "đóng". Vì cái lon nằm trên mặt đất, không có nước (áp lực) ở phía dưới cái lon (xem thêm phần giải thích tại Vật lý.SE 1 , 2 ).

Điều này có nghĩa là đối với trường hợp cạnh, cơ thể có tiếp xúc với mặt đất, không thể sử dụng phương trình dựa trên tích phân thể tích:

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

Cách duy nhất để tính toán lực nổi là tích hợp các vectơ áp suất trên bề mặt cơ thể.
Điều này có nghĩa là cho một mặt đất bằng phẳng hoàn hảo và một sự hoàn hảo có thể trở thành:

$ F_ \ mathrm {B} = -p_ \ mathrm {ở trên đỉnh có thể} \ cdot A_ \ mathrm {top} $

Lực ròng (lực nổi và lực hấp dẫn) là:

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

Liệu $ F_ \ mathrm {B} $ trong trường hợp này có nên được gọi là độ nổi hay không cần được thảo luận.

Một hiệu ứng rất giống là nhiệt . Khi ánh sáng mặt trời chiến đấu với không khí trên mặt đất, mật độ của nó giảm xuống như với vật thể của bạn dưới nước, bạn không có lực hướng lên (áp suất) vì không có gì bên dưới bong bóng khí chiến với mật độ cao hơn. Bạn cần một sự xáo trộn nếu hệ thống ổn định này, mang lại một số chất lỏng mật độ cao hơn bên dưới khu vực mật độ thấp để có được độ nổi. Hình dưới đây từ đây minh họa các bước này. picture of thermals


Không đồng ý - điều duy nhất giữ lon xuống đất ("tự hào" về mặt hải quân) là lực chân không. Chừng nào mật độ của lon nhỏ hơn chất lỏng xung quanh, nó sẽ chịu một lực nổi.
Carl Witthoft

@CarlWitthoft xin lưu ý rằng câu hỏi dành cho trường hợp cạnh rất lý thuyết là không có nước bên dưới lon.
rul30

1
@ rul30 lập luận của bạn không có ý nghĩa gì cả! Chênh lệch ròng giữa lực hấp dẫn đi xuống và áp suất thủy tĩnh tổng hợp là "độ nổi". Khi đối tượng ở trên bề mặt nhấp nhô vui vẻ, không có độ nổi. Nếu vật bị buộc ở trên bề mặt, trọng lực sẽ thắng, nếu nó bị ép ở dưới, độ nổi sẽ thắng cho đến khi cả hai lực bằng nhau. Bất kỳ đề nghị rằng các đối tượng nổi bị mắc kẹt dưới đáy ao trải nghiệm không có nổi là vô nghĩa! - Donald Gibson ngày 31 tháng 1 lúc 2:26
Donald Gibson

1
Tôi có một chút lo ngại rằng câu trả lời này dường như vẫn đang bị hạ thấp mặc dù đó là câu duy nhất dường như trực tiếp giải quyết vấn đề đang được đưa ra.
JMac

1
@CarlWitthoft "Lực chân không" là gì? Lực mà bạn có được khi áp dụng chân không vào vật gì đó là bởi vì có Không áp lực tại vị trí đó; và áp lực ở mọi nơi khác. Bản thân chân không không phải là nơi cung cấp lực. Lý do nó không nổi là vì bạn thoát khỏi áp suất thủy tĩnh bên dưới; gây ra sự thay đổi trong cân bằng áp suất; bây giờ hướng xuống dưới thay vì hướng lên trên mà bạn thường có với bề mặt kín dưới áp suất thủy tĩnh.
JMac
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.