Почему давление на объект в жидкости зависит от высоты водяного столба над ним, а *сила* на объект - нет?

По закону Архимеда выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости.

Выталкивающая сила = Вес вытесненной воды

             =  (Mass of water displaced) x g

             =  (Density of water x volume of water displaced) x g

             =   volume x density x g

Мы можем выразить это отношение в уравнении:

Ф Б "=" в * р * г
где Ф Б = Сила плавучести , в = объем вытесненной воды, р - плотность воды, а g - ускорение свободного падения

Итак, выталкивающая сила не зависит (не зависит) от высоты воды над ним по формуле.

Давление "=" сила / область
Давление по формуле равно,
п "=" час * р * г
где h – высота столба воды над ним. Итак, давление зависит от высоты водяного столба. Площадь не меняется в обоих случаях.

Резюме : выталкивающая сила не зависит от высоты столба жидкости над объектом, тогда как давление на тот же объект, которое просто (сила/площадь) зависит от высоты, но площадь в обоих случаях одинакова. Как это возможно?

[ПРИМЕЧАНИЕ: иногда я взаимозаменяемо использовал воду для обозначения жидкости]

Предложения, написанные заглавными буквами, потенциально могут быть восприняты как крик.

Ответы (3)

Краткий и прямой ответ:

Выталкивающая сила не равна просто давлению × площади. Упрощенно, это (разница в давлении на верхнюю и нижнюю поверхности) × площадь.

Поскольку давление изменяется линейно с глубиной, разность давлений будет одинаковой для двух поверхностей на расстоянии 5 м в любом месте жидкости, будь то непосредственно под поверхностью или на глубине 100 м.

Поскольку разница давлений не меняется с глубиной, выталкивающая сила тоже не изменится.

Таким образом, перепад давления всегда остается постоянным во всей жидкости, как и выталкивающая сила. Я согласен.

Подумайте о кубоиде, погруженном так, что его верхняя и нижняя грани (каждая из площадей А ) горизонтальны. Пусть высота прямоугольного параллелепипеда (разделение верхней и нижней граней) равна ЧАС , и пусть его верхняя грань будет на глубине час ниже поверхности воды.

Так как сила = давление × площадь и давление на глубине час является час р г , сила жидкости на верхней грани блока равна

Ф вершина "=" − А час р г

Знак минус означает, что сила направлена ​​вниз,

Но жидкость также оказывает направленное вверх усилие на нижнюю грань прямоугольного параллелепипеда на глубине ( час + ЧАС ) , где давление ( час + ЧАС ) р г ...

Ф нижний "=" А ( час + ЧАС ) р г

Таким образом, результирующая сила жидкости, действующей на прямоугольный параллелепипед, равна

Ф Б "=" А ( час + ЧАС ) р г − А час р г "=" А ЧАС р г "=" в р г

Здесь, в (ваше обозначение) — это объем прямоугольного параллелепипеда, поэтому мы только что вывели принцип Архимеда из основных законов давления жидкости, но только для особого случая хорошо ориентированного прямоугольного параллелепипеда. Это не так сложно сделать для любой формы погруженного тела.

Как вы уже видели, большая глубина погружения увеличивает давление вокруг прямоугольного параллелепипеда и, следовательно, силы на его грани, но силы, направленные вверх и вниз, увеличиваются в равной степени, так что результирующая сила не изменяется!

Помните, что В "=" А * час так что п "=" Ф Б А "=" В * р * г А "=" А * час * р * г А "=" час * р * г . Отвечает ли это на ваш вопрос?

«h» в Ah p g — это просто высота объекта, тогда как согласно моему учебнику «h» в h d*g (для расчета давления) — это высота жидкости над объектом (или глубина). Это не отвечает на мой вопрос.
Почему давление на объект в жидкости зависит от высоты водяного столба над ним, а *сила* на объект - нет?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v