Back to the topics list

хөвөх чадвар

Хөвөх чадвар

Хөвөх чадвар нь биетийг шингэнд байрлуулах үед живэх эсвэл хөвөх эсэхийг тодорхойлдог хүч юм. Энэ үзэл баримтлал нь физикийн хувьд чухал ач холбогдолтой төдийгүй материйн янз бүрийн төлөв байдал, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөвөх чадвар нь хий, шингэн, тэр ч байтугай мөхлөгт материалд нөлөөлдөг тул байгаль, технологид өргөн тархсан үзэгдэл юм.

Материйн төлөв байдлыг ойлгох

Бодисын үндсэн гурван төлөв нь хатуу , шингэн , хий юм . Хатуу бодис нь тодорхой хэлбэр, эзэлхүүнтэй, шингэн нь тодорхой эзэлхүүнтэй боловч савныхаа хэлбэрийг авдаг, хий нь тодорхой хэлбэртэй, тодорхой эзэлхүүнтэй байдаггүй бөгөөд савыг дүүргэхээр өргөсдөг.

Хөвөх чадвар нь шингэн ба хийтэй холбоотой байдаг, учир нь эдгээр нь усанд живсэн эсвэл хөвж буй биетүүдэд дээш чиглэсэн хүч үзүүлдэг шингэн юм. Шингэн дэх объектын төлөв байдал нь шингэний нягттай харьцуулахад объектын нягтаас хамаарна.

Хөвөгч байдлын зарчим

Архимедийн зарчим гэж нэрлэгддэг хөвөх чадварын зарчим нь шингэнд дүрсэн биеийг бүхэлд нь эсвэл хэсэгчлэн усанд автуулахаас үл хамааран дээш чиглэсэн хөвөх хүч нь тухайн биеийг хөдөлгөж буй шингэний жинтэй тэнцүү байна гэж заасан байдаг. Математикийн хувьд үүнийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

\(F_b = \rho_{fluid} \cdot V_{displaced} \cdot g\)

хаана:

• \(F_b\) нь хөвөх хүч,
• \(\rho_{fluid}\) нь шингэний нягт,
• \(V_{displaced}\) нь объектын шилжсэн шингэний эзэлхүүн,
• \(g\) нь таталцлын улмаас үүссэн хурдатгал юм.

Биеийн нягт нь шингэний нягтаас бага бол хөвөх ба нягт нь их байвал живэх болно. Хэрэв нягтрал нь тэнцүү бол объект нь шингэний дотор түдгэлзсэн хэвээр байх болно.

Нягтрал ба түүний үүрэг

Нягт ( \(\rho\) ) нь бодисын нэгж эзэлхүүн дэх массаар тодорхойлогддог.

\(\rho = \frac{m}{V}\)

Энд \(m\) нь бодисын масс, \(V\) нь түүний эзэлхүүн юм. Шингэний нягттай харьцуулахад объектын нягт нь хөвөх чадварт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Шингэнээс илүү нягттай биетүүд живж, бага нягт нь хөвөх болно.

Жишээ ба туршилтууд

Усан дээр хөвж буй мөс нь хөвөх чадварыг харуулах нийтлэг жишээ юм. Мөс нь хатуу ус бөгөөд түүний нягтрал нь шингэн усныхаас бага тул хөвдөг. Энэ нь мөсний өвөрмөц молекулын бүтэцтэй холбоотой бөгөөд энэ нь шингэн хэлбэрээр ижил хэмжээний уснаас илүү их эзэлхүүнийг эзэлдэг.

Хөвөх чадварыг харуулах туршилтыг нэг аяга ус, янз бүрийн материалаас (хуванцар, металл, мод) хэд хэдэн жижиг объект ашиглан хийж болно. Эдгээр объектуудыг усанд зөөлөн буулгахад аль объект хөвж, аль нь живж байгааг ажиглаж болно. Энэхүү энгийн туршилт нь биетүүдийн усны нягтрал нь усны хөвөх чадварыг хэрхэн тодорхойлдог болохыг харуулж байна.

Хөвөх чадварын хэрэглээ

Хөвүүр нь байгалийн үзэгдэл болон хүний ​​гараар бүтсэн төхөөрөмжүүдэд олон төрлийн хэрэглээтэй. Зарим програмууд орно:

• Усан онгоц ба завь: Хөвөгч нь хөлөг онгоц, завь, тэр ч байтугай аварга танкийг хүнд жинтэй байсан ч усан дээр хөвөх боломжийг олгодог зарчим юм. Эдгээр хөлөг онгоцыг хөндий хэлбэртэй хийснээр жингээсээ илүү хөвөх хүчийг бий болгохын тулд хангалттай хэмжээний усыг зайлуулдаг.
• Шумбагч онгоц: Шумбагч онгоц шумбах, гадарга дээр хөвөх хүчийг ашигладаг. Тогтворжуулагчийн саванд байгаа усны хэмжээг тохируулснаар тэд нийт нягтралыг өөрчилж, хөвөх чадварын зарчмын дагуу живэх эсвэл хөвөх боломжийг олгодог.
• Халуун агаарын бөмбөлөг: Халуун агаар нь бөмбөлгийг тойрсон сэрүүн агаараас бага нягттай байдаг. Бөмбөлөг доторх агаарыг халааснаар энэ нь гаднах сэрүүн агаараас бага нягт болж, агаарын бөмбөлгийг тэнгэрт өргөх хөвөх хүчийг бий болгодог.
• Загас ба усны амьдрал: Усанд амьдардаг олон амьтад усанд сэлэх давсаг гэгддэг дотоод эрхтний тусламжтайгаар хөвөх чадвараа зохицуулдаг. Усанд сэлэх давсаг дахь хийн хэмжээг өөрчилснөөр тэд хөвж, живж эсвэл саармагжуулж чаддаг тул их хэмжээний эрчим хүч зарцуулахгүйгээр усанд үр ашигтай хөдөлж чаддаг.

Төвийг сахисан хөвөх чадвар

Төвийг сахисан хөвөх чадвар нь биетэд үйлчлэх хөвөх хүч нь тухайн объектын жинтэй тэнцүү байх үед үүсдэг бөгөөд энэ нь живэх, хөвөх ч үгүй, харин шингэнд өлгөөтэй хэвээр үлдэхэд хүргэдэг. Энэ нөхцөл нь их хүчин чармайлт гаргахгүйгээр тодорхой гүнд байлгах шаардлагатай усны организм, тодорхой гүнд хөвөх хүсэлтэй шумбагч болон усан доорх тээврийн хэрэгслийн хувьд маш чухал юм.

Хөвөх чадварт нөлөөлөх хүчин зүйлс

Хөвөх чадварт хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлж болно, үүнд:

• Шингэний нягт: Температурын өөрчлөлт эсвэл давсжилтын түвшингээс шалтгаалан шингэний нягт өөрчлөгдөж, хөвөх чадварт нөлөөлдөг. Жишээлбэл, давстай ус нь цэнгэг уснаас илүү нягттай тул биетийг илүү хялбар хөвөх боломжийг олгодог.
• Объектын нягтрал: Тухайн объектын бүтэц, бүтэц нь түүний нягтыг тодорхойлдог. Хүрээлэн буй шингэнээс бага нягтралтай материалаар хийсэн объектууд хөвөх болно.
• Таталцлын хүч: Таталцлын хүч нь шилжсэн шингэний жин, улмаар хөвөх хүчд нөлөөлдөг. Таталцал багатай орчинд объектууд хөвөх хүчийг бууруулна.

Бэрхшээл ба анхаарах зүйлс

Хэдийгээр хөвөх чадварын зарчим нь энгийн боловч энэ зарчмыг үр дүнтэй ашигладаг объект эсвэл системийг зохион бүтээх нь бэрхшээлтэй байж болно. Хүссэн хөвөх шинж чанарыг олж авахын тулд инженер, дизайнерууд материалын нягтрал, объектын хэлбэр, эзэлхүүн, хүрээлэн буй шингэний нөхцөлийг сайтар бодож үзэх ёстой. Жишээлбэл, усан онгоц, шумбагч онгоцууд нь хөвөх хүчний хэрэгцээг бүтцийн бүрэн бүтэн байдал, үйл ажиллагаатай тэнцвэржүүлэхийн тулд нарийн зохион бүтээгдсэн байдаг.

Дүгнэлт

Хөвөх чадвар нь далай дор байх, гадаргуу дээр хөвөх, агаарт хөөрөх зэрэг шингэн дэх биетүүдийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг үндсэн хүч юм. Усанд хөвөх чадварын зарчмуудыг ойлгох нь байгалийн ертөнцөөр аялах, усан дотор болон түүний эргэн тойронд ажилладаг технологийг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Материйн төлөв байдал, физикийн хуулиуд хоорондын харилцан үйлчлэл, хүмүүсийн бүтээсэн шинэлэг хэрэглээг судалснаар бид эргэн тойрон дахь ертөнцийн нарийн төвөгтэй байдал, гоо үзэсгэлэнг илүү гүн гүнзгий үнэлдэг.