Felhajtóerő

Ha megemelünk valakit a vízben, jóval könnyebbnek érezzük, mint levegőben. Miért?

Kísérlet: Egy üres műanyag palackot fokozatosan vízzel teli edényben nyomjuk. Tapasztalat: Minél inkább a víz alá akarjuk nyomni, annál nehezebb a vízben tartani.

Kísérlet: Egy üres műanyag palackot egy higannyal teli edényben lefelé nyomjuk. Tapasztalat: Sokkal nehezebb a higanyba lenyomni, mint a vízbe.

A kísérlet következménye, hogy kifolyt a folyadék az edényből, a műanyag flakon kiszorította a folyadékot.

Oka: Felhajtóerőnek köszönhetően tudjuk nehezen lenyomni a folyadékokban a tárgyakat. Arkhimédész görög tudós tanulmányozta először ezt a folyadékok kiszorításával kapcsolatos jelenséget. Erre fürdőzés közben jött rá: kádba merülve a felesleges víz kifolyik. Annyi vizet szorítunk ki, mint amekkora térfogatú részünk a vízbe merül. „HEURÉKA!!!”

Tankönyv 143.1. ábra

Tankönyv 143.2. ábra Tapasztalat: A víz által kifejtett felhajtóerő egyenlő a hengerbe töltött víz súlyával.  

Mindkét edényből kifolyt folyadék térfogata ugyanakkora, mint a bemerülő test térfogata.

A folyadékba merülő test tömege, súlya megegyezik a kiszorított folyadék súlyával.

A vízzel telt edénybe mindkét oldalán nyitott üvegcsövet nyomunk függőlegesen. A cső alsó végét egy vékony lap zárja le, melyet a víz alulról a csőre szorít. A lap fölé a külső vízszintig kell vizet tölteni, ha azt akarjuk, hogy a lap leváljon. Ha az üvegcsövet mélyebbre nyomjuk, magasabb rátöltött vízoszlop egyenlíti ki az alulról ható nyomóerőt.

Mitől függ a felhajtóerő nagysága? Hogyan számítjuk ki a felhajtóerőt?

………………

Felhajtóerő Jele: Ff Mértékegysége: N(Newton) - Minden folyadékba (vagy gázba) merülő testre hat - Iránya mindig felfelé mutat

A felhajtóerő függ: - a folyadék sűrűségétől A felhajtóerő függ: - a folyadék sűrűségétől jele:ρfoly mértékegysége: kg/m3 - a bemerülő test térfogatától jele:Vbem mértékegysége: m3 - a nehézségi gyorsulástól jele: g (g=10m/s2)

Felhajtóerő nagysága megegyezik a test által kiszorított folyadék súlyával. Ff = G = m • g = ρ • V • g kiszorított folyadék kiszorított folyadék folyadék bemerülő test

Mértékegysége: N(Newton) Felhajtóerő jele: Ff Mértékegysége: N(Newton) Kiszámítása: Ff = ρ •V • g bemerülő test folyadék

Arkhimédész törvénye Minden folyadékba vagy gázba merülő testre felhajtó erő hat, amely egyenlő nagyságú a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlyával

Arkhimédész-törvény versikéje: „Minden vízbe mártott test A súlyából annyit veszt, Amennyi az általa Kiszorított víz súlya.”

Egyenlő karú mérleg két oldalára két azonos anyagú és térfogatú tömör fémhengert akasztottak. Egyidejűleg különböző folyadékba merítettük azokat. Mérleg viselkedéséből következtess a testekre ható felhajtóerőre! Olaj sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége és az olajban kisebb a felhajtóerő is. Így kevésbé fog felemelkedni a test az olajban, mint a vízben. < Ff olaj Ff víz

Arkhimédész azt a feladatot kapta Héron királytól, hogy vizsgálja meg a koronáját: nem kevert-e az ötvös mester más anyagot az arany koronájába. Arkhimédész fogott egy a koronával azonos térfogatú színarany tömböt. A koronát és az aranytömböt víz alá merítve azt találta, hogy a mérleg nem marad egyensúlyban. Az aranytömb kevésbé merült el, mint az korona. A felhajtóerő nem egyenlő. Tehát a korona nem csak aranyból van, hanem más anyaggal van ötvözve. Így bebizonyosodott az ötvös mester bűne, akit a király meg is büntetett.

Arkhimédész törvénye nemcsak folyadékokra hanem a gázokra is érvényes Arkhimédész törvénye nemcsak folyadékokra hanem a gázokra is érvényes!!! Pl: A levegőben a léggömbök, hőlégballonok, léghajók is a felhajtóerő segítségével emelkednek fel.

Vasgolyó a vízben elmerül, míg a higanyban nem. Miért? A higany sűrűsége sokkal nagyobb, mint a víz sűrűsége. Ezért a higanyban a felhajtóerő is sokkal nagyobb lesz, mint a vízben.

Miért veszélyes egy vízből kiálló jéghegy? Mert a jéghegynek csak az egy tizede áll ki a vízből a kilenc tizede a víz alatt található!