के तपाईंले कहिल्यै सोच्नुभएको छ कि किन केही वस्तुहरू तैर्छन् जबकि अरू डुब्छन्? के तपाईंलाई थाहा छ तरल पदार्थमा भएका प्रत्येक वस्तुले तरल पदार्थबाट माथिल्लो शक्तिको अनुभव गर्छ? आउनुहोस् खन्नुहोस् र थप पत्ता लगाउनुहोस्।
सिक्ने उद्देश्यहरू
यस विषयको अन्त्यमा, तपाईंले अपेक्षा गर्नु भएको छ;
परिचय
तरलमा भएका सबै वस्तुहरूले तरलबाट माथिल्लो बलको अनुभव गर्छन् चाहे तिनीहरू डुबेका वा तैरिरहेका छन्। यो माथिल्लो शक्तिलाई अपथ्रस्ट बल भनिन्छ। Upthrust force लाई buoyant force पनि भनिन्छ र यसलाई "u" अक्षरले जनाउँछ।
आर्किमिडीजको सिद्धान्त
आर्किमिडीज नामका एक ग्रीक वैज्ञानिकले तरल पदार्थमा भएको अपथ्रस्ट नाप्ने पहिलो प्रयोग गरे। आर्किमिडीज सिद्धान्तले बताउँछ कि "जब शरीरलाई तरल पदार्थमा पूर्ण रूपमा डुबाइन्छ, यसले विस्थापित तरल पदार्थको वजन बराबरको माथिल्लो शक्तिको अनुभव गर्दछ"।
जब ठोसलाई तरल पदार्थमा डुबाइन्छ, यस ठोसमा उत्प्रेरित विस्थापित पानीको वजन बराबर हुनेछ।
उदाहरण को लागी, एक धातु ब्लक जसको भोल्युम 60 सेमी 3 छ र हावा मा 4.80N तौल एक तरल मा डुबाइन्छ। 1,200 kgm -3 को घनत्व भएको तरलमा पूर्ण रूपमा डुबेको बेला ब्लकको वजन निर्धारण गर्नुहोस्।
समाधान
विस्थापित तरल पदार्थको आयतन = 60 सेमी 3 = 6.0 × 10 -5 m 3 ।
विस्थापित तरलको वजन = आयतन x घनत्व 6.0 × 10 -5 × 1200 × 10 = 0.72 N
Upthrust = विस्थापित तरल पदार्थको वजन। तरलमा ब्लकको वजन = 4.80 - 0.72 = 4.08 N
फ्लोटिंग वस्तुहरू
तरल पदार्थमा तैरने वस्तुहरू तरल पदार्थको तुलनामा कम बाक्लो हुन्छन्। विस्थापित तरल पदार्थ र शरीरको वजन बीचको सम्बन्ध निर्धारण गर्न सकिन्छ।
विस्थापित तरल पदार्थको तौल हावामा रहेको ब्लकको वजन बराबर हुन्छ। यो फ्लोटेशन कानूनसँग मिल्दोजुल्दो छ जसले भन्छ कि "एउटा शरीरले आफ्नै वजनलाई विस्थापित गर्दछ"। यस सम्बन्धलाई तल देखाइए अनुसार गणितीय रूपमा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ;
वजन = आयतन x घनत्व x गुरुत्वाकर्षण = v × ρ × g
W = vd × ρ × g जहाँ vd विस्थापित तरलको मात्रा हो।
ध्यान दिनुहोस् कि फ्लोटेसन आर्किमिडीज सिद्धान्तको एक विशेष प्रकार हो। यो किनभने एक तैरिरहेको शरीर डुब्न जब सम्म अपथ्रस्ट शरीरको वजन बराबर हुन्छ।
सापेक्ष घनत्व
सापेक्ष घनत्वलाई पदार्थको घनत्व र पानीको घनत्वको अनुपातको रूपमा स्थापित गरिएको छ। फ्लोटेशनको नियमद्वारा, वस्तुले आफ्नो तौल बराबरको तरल पदार्थलाई विस्थापित गर्छ त्यसैले निम्न गणितीय अभिव्यक्तिहरू स्थापित गर्न सकिन्छ।
सापेक्ष घनत्व = \(\frac{\textrm{ density of substance}}{\textrm{density of water}}\) = \(\frac{\textrm{weight of substance}}{\textrm{weight of equal }volume of water}\) = \(\frac{\textrm{mass of substance}}{\textrm{mass of equal volume of water}}\)
सापेक्ष घनत्व र आर्किमिडी सिद्धान्तको आवेदन
1. जहाजहरू । फलामको सुई तुरुन्तै पानीमा डुब्छ तर ठूलो जहाज किन डुबेको होला भनेर कहिल्यै सोच्नुहुन्छ? उत्तर आर्किमिडीजको सिद्धान्त हो। नङ डुब्छ किनभने विस्थापित पानीको वजन सुईको भन्दा कम हुन्छ- फलामको घनत्व पानीको भन्दा बढी हुन्छ। आर्किमिडीजको सिद्धान्त जहाज निर्माणमा लागू हुन्छ। जहाजको तौल विस्थापित पानी भन्दा कम बनाउन जहाजको ठूला भागलाई खाली छोडिन्छ। विस्थापित पानीको परिमाणको साथ एक उछाल बलले जहाजलाई फ्लोट राख्छ।
2. पनडुब्बीहरू । पनडुब्बी पानीमा तैरिन सक्छ र डुब्न पनि सक्छ। यो गिट्टी र संकुचित ट्यांकहरू द्वारा प्राप्त हुन्छ। जब ब्यालास्ट ट्याङ्की पानीले भरिन्छ, पनडुब्बी डुबेको छ। यो विस्थापित पानी भन्दा उच्च घनत्व भएको कारण हो। जब ब्यालास्ट ट्यांकमा पानी निकालिन्छ, संकुचित ट्यांकको सहयोगमा, पनडुब्बीको घनत्व विस्थापित पानीको घनत्व भन्दा कम हुन्छ। त्यसैले, पनडुब्बी तैरन सक्षम छ।
3. हट एयर बेलुनहरू । बेलुनको वरिपरिको हावा बेलुन भन्दा बढी तौल हुँदा बेलुन हावामा उठ्छ। जब वजन बराबर हुन्छ, बेलुन स्थिर रहन्छ।
4. हाइड्रोमिटर । यो तरल पदार्थको विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण वा गुरुत्वाकर्षण मापन गर्न प्रयोग गरिने उपकरण हो। यो फराकिलो आधार बल्ब आकारको गिलासको खोक्रो ट्यूबले बनेको हुन्छ र दुबै छेउबाट बन्द गरिएको हुन्छ। तरल पदार्थको विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण प्राप्त गर्न हाइड्रोमिटरले तरल र पानीमा डुबेको हाइड्रोमिटरको स्तरलाई मापन गरिन्छ। यदि हाइड्रोमीटर गहिरो डुब्यो भने, यसले नमूना माटोमा कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण भएको देखाउँछ।
