Μπορεί η στατική ρευστών να μην είναι το πρώτο πράγμα που σκέφτεται κανείς κολυμπώντας, όμως η λέξη άνωση δεν είναι εντελώς άγνωστη. Άλλωστε και η ανακάλυψη του Αρχιμήδη, όσον αφορά την αρχή της άνωσης, έγινε απροσδόκητα κάνοντας τον να αναφωνήσει το γνωστό "εύρηκα" (δες εδώ την ιστορία σε comic).
Η άνωση προκύπτει από το γεγονός ότι η πίεση ενός υγρού αυξάνεται με το βάθος και από το γεγονός ότι η αυξημένη πίεση ασκείται σε όλες τις κατευθύνσεις (αρχή του Pascal). Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι η ύπαρξη προς τα άνω μιας μη ισορροπημένης δύναμης στο κάτω μέρος ενός βυθιζόμενου αντικειμένου. Δεδομένου ότι η "μπάλα νερού" στα αριστερά υποστηρίζεται από την ίδια διαφορά πίεσης που υφίσταται το στερεό αντικείμενο στα δεξιά, προκύπτει ότι η δύναμη της άνωσης στο στερεό αντικείμενο είναι ίση με το βάρος του νερού που εκτοπίζεται (αρχή του Αρχιμήδη).
Η άνωση ουσιαστικά προκαλείται από τη διαφορά μεταξύ της πιέσης στην κορυφή του αντικειμένου, η οποία το σπρώχνει προς τα κάτω, και της πίεσης στο κάτω μέρος, η οποία το ωθεί προς τα άνω. Η σχέση του βάρους του αντικειμένου προς το βάρος του νερού που εκτοπίζεται καθορίζει εάν το αντικείμενο θα επιπλέει ή όχι. Η ποσότητα νερού που εκτοπίζεται προσδιορίζεται από την πυκνότητα του αντικειμένου (Η πυκνότητα εκφράζει τη μάζα του υλικου που περιέχεται σε μία μονάδα όγκου).
Υπολογίζοντας τον όγκο αλλιώς:
Όπως αναφέρθηκε η δύναμη της άνωσης σε ένα καταδυόμενο αντικείμενο είναι ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο.Επιπλέον το νερό έχει πυκνότητα ενός γραμμαρίου ανά κυβικό εκατοστόμετρο. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα παρέχεται ένας βολικός τρόπος για τον προσδιορισμό του όγκου ενός αντικειμένου, ακανόνιστου σχήματος, και συνεπώς της πυκνότητάς του.
Επιπρόσθετα μπορείς να δεις εδώ πως χρησιμοποιούνται οι αρχές της άνωσης στις αεροστατικές μηχανές από τη NASA.
Τέλος, μέσω μιας προσομοίωσης του PhET, η οποία είναι αρκετά απλή αλλά κατατοπιστική, έχεις τη δυνατότητα να πειραματιστείς στον τομέα της άνωσης.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου