Siła wyporu
Siła wyporu zależy od objętości i gęstości cieczy: ciało o objętości 1000 litrów wypiera w słodkiej wodzie 998 kg i doznaje wyporu 9789 N. Kalkulator pokazuje też, czy ciało pływa, i liczy balony.
Przykład: Co chcesz obliczyć: Ciało w cieczy lub powietrzu · Masa ciała 800 kg · Objętość ciała 1000 litrów · Ciecz lub gaz: Woda słodka (998,2 kg/m³) → Siła wyporu: Siła wyporu 9789 N, ciało pływa. Źródło: Wikipedia – Archimedisches Prinzip. Stan na: .
Jak to obliczamy
Według Archimedesa siła wyporu jest równa ciężarowi wypartej cieczy: F = ρ · V · g, gdzie ρ to gęstość cieczy, V objętość zanurzonej części, a g = 9,80665 m/s². Nie zależy od kształtu ani materiału ciała.
Pływanie, zawisanie, tonięcie
O pływaniu decyduje średnia gęstość ciała: jeśli jest mniejsza niż gęstość cieczy, ciało pływa i zanurza się tylko tak głęboko, by wyporność niosła jego ciężar (część zanurzona = gęstość ciała podzielona przez gęstość cieczy). Gdy są równe, ciało zawisa, a gdy jest większa, tonie. Ładunek pokazuje, ile kilogramów łódź może jeszcze przyjąć, zanim zanurzy się całkowicie.
Balony
Balon się wznosi, bo gaz w środku jest lżejszy od otaczającego powietrza. Udźwig to objętość razy różnica gęstości: około 1,04 kg na m³ dla helu i 1,12 kg na m³ dla wodoru. Gorące powietrze rzednie z temperaturą: w 100 °C ma tylko 0,946 kg/m³ i daje około 0,26 kg udźwigu na m³.
- Objętość w litrach: 1000 litrów to 1 m³.
- Woda morska nosi więcej niż słodka, bo jest gęstsza.
- Masa własna powłoki, kosza i palnika jest odejmowana od udźwigu.
Najczęściej zadawane pytania
Jak obliczyć siłę wyporu?
F = ρ · V · g: gęstość cieczy razy objętość wypartej cieczy razy 9,81 m/s². Dla 1 litra wody to około 9,79 N, czyli prawie ciężar 1 kg.
Kiedy ciało pływa?
Gdy jego średnia gęstość jest mniejsza niż gęstość cieczy. Drewno o gęstości 800 kg/m³ pływa w wodzie, zanurzone w około 80 %.
Ile może unieść balon na gorące powietrze?
Przy 100 °C w środku i 20 °C na zewnątrz 2800 m³ daje około 720 kg udźwigu. Po odjęciu powłoki, kosza i palnika zostaje ładunek użyteczny.
Źródła i podstawa prawna
- Wikipedia – Archimedisches Prinzip
- Wikipedia – Buoyancy
- Wikipedia – Dichte (gęstość: tabele dla cieczy i gazów)
- Wikipedia – Heißluftballon (balon na gorące powietrze: siła nośna z różnicy gęstości)
Stan na: · Zasady redakcyjne
Podobne narzędzia
- Kalkulator gęstości: gęstość, masa i objętośćKalkulator gęstości: oblicz gęstość, masę lub objętość ze wzoru ρ = m/V – krok po kroku, z przeliczaniem jednostek g/cm³, kg/m³ i tabelą gęstości.
- Kalkulator siły w niutonachKalkulator siły w niutonach: z masy i przyspieszenia, ciężaru, ciśnienia i powierzchni, sprężyny lub prawa dźwigni – z przeliczeniem jednostek i obliczeniami.
- Litry na galony – przelicznikPrzelicz litry na galony i z powrotem: 1 litr = 0,2642 galonu amerykańskiego. Także galon brytyjski, pinta, szklanka, m³ i baryłka – z obliczeniem i tabelą.
- Waga na Księżycu: kalkulatorIle ważyłbyś na Księżycu? Wpisz swoją wagę: to ok. 1/6 ziemskiej (70 kg → 11,6 kg). Do tego Mars, Jowisz i wszystkie planety, siła w niutonach i wysokość skoku.
- Energia kinetyczna – kalkulator energii, pracy i mocyKalkulator: energia kinetyczna Ek = mv²/2, prędkość z energii, energia potencjalna mgh, praca W = F·s·cos α i moc P = W/t – z obliczeniami krok po kroku.
- Pojemność skokowa silnika: obliczaniePojemność skokowa silnika obliczanie ze średnicy cylindra, skoku i liczby cylindrów: wynik w cm³, litrach i calach sześciennych oraz prędkość tłoka.
- Kalkulator onlineDarmowy kalkulator online: wpisz lub klikaj, a wynik pojawi się od razu – z kolejnością działań, nawiasami, procentami, pierwiastkiem i historią.
- Kalkulator liczby reynoldsaKalkulator liczby Reynoldsa z gęstości, prędkości, długości i lepkości (dynamicznej lub kinematycznej) z oceną przepływu: laminarny, przejściowy lub burzliwy.
- Kalkulator reguły empirycznejReguła empiryczna: oblicz przedziały z 68 %, 95 % i 99,7 % wartości wokół średniej oraz wartość z dla pojedynczego wyniku, wraz z obliczeniami.