Плавает ли объект в большей или меньшей степени с большей или меньшей силой тяжести?

Может глупый вопрос, но я новичок в физике.

Объект менее плотный, чем вода (или любая другая жидкость, но в этом примере я буду использовать воду), обычно плавает на Земле, если его поместить в воду. Но если бы объект был помещен в гипотетическое место, где нет гравитации и есть воздух, он бы не плавал на воде. Итак, если объект поместить в воду на планете с большей гравитацией, чем у Земли, будет ли он плавать больше или меньше, или будет плавать так же, как на Земле?

Будет ли он плавать больше, потому что он не плавает без гравитации, но он плавает с земной гравитацией, поэтому он будет плавать еще больше с большей гравитацией.

Или он будет меньше плавать, потому что большая гравитация будет тянуть объект вниз, поэтому он не будет плавать так сильно.

Или он будет плавать точно так же, как на Земле, потому что два вышеупомянутых сценария компенсируют друг друга.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Под «плавать больше» я имею в виду, что он поднимается на поверхность воды быстрее, и требуется больше силы, чтобы толкнуть его вниз. Под «меньше плавать» я имею в виду, что он поднимается на поверхность воды медленнее, и требуется меньше усилий, чтобы толкнуть его вниз.

Вы пытались записать баланс сил, чтобы понять, почему тела на Земле могут плавать? Что произойдет, если изменится величина гравитационной постоянной?
Объект вытесняет эквивалентную массу воды. Вода будет более плотной при более высокой гравитации (при прочих равных условиях), поэтому это зависит от того, имеет ли ваш объект такую ​​же плотность. Если это так, то он будет вытеснять меньше воды и лучше плавать.
@JasonGoemaat В вопросе также говорится об объектах, поднимающихся через тело жидкости. Затопленный объект вытесняет такой же объем воды; объект, плавающий на поверхности, вытесняет равную массу.
Ах, это было добавлено после моего комментария, я думаю. Дополнение значительно усложняет задачу. Я думаю, что их выталкивающая сила была бы больше, потому что вода более плотная, но я не уверен, что плотность воды повлияла бы на скорость ее всплытия при погружении, которая также во многом зависела бы от формы объекта.
@JasonGoemaat Хорошее замечание - эта часть была добавлена ​​после вашего комментария.

Ответы (5)

Объект на самом деле будет плавать точно так же для обоих значений грамм . Позволять В быть объем тела, г его относительная плотность и В ′ быть объем внутри воды. Тогда для равновесия тела

В ⋅ г ⋅ грамм знак равно В ′ ⋅ 1 ⋅ грамм

Так, В ′ / В не зависит от ускорения свободного падения.

Это предполагает, что плотность воды не является функцией гравитации или, скорее, что вода имеет однородную плотность. Вода с более высоким давлением имеет тенденцию быть более плотной. Этот эффект, скорее всего, будет незначительным и, возможно, перекрыт сжатием самого объекта под давлением!
@Yakk Повышенная плотность воды с более высоким давлением не зависит от g .
@JasonC Давление на дюйм в воде зависит от g . Давление — это, в первом приближении, вес воды над вами (плюс воздух и т. д.).
Это хорошо. За исключением, пожалуйста, того, что если g = 0, он не применяется и не будет плавать
Я не уверен, как это решает вопрос ОП. По сути, вы указываете, что при плавании на поверхности воды он вытеснит такое же количество воды, как и на Земле, но в пояснении ОП говорится: «Под «плавать больше» я имею в виду, что он быстрее поднимается на поверхность воды, и требуется больше силы, чтобы толкнуть его вниз». - по этому определению он "больше плавает". Он вытесняет такое же количество воды, но все задействованные силы больше [при более высокой гравитации], как и ускорение плавучести, если оно начинается ниже уровня воды.

Если ваш объект сжимаемый, как дерево, он определенно не может плавать при более высокой гравитации. Более высокое давление как в воде, так и в воздухе может сжать объект до такой степени, что его плотность превысит плотность воды (которая гораздо менее сжимаема, чем губчатые предметы, такие как дерево). Это важный сюжетный момент классического научно-фантастического романа Хэла Клемента « Миссия гравитации ».

В целом я согласен с ответом Амританша Сингхала и комментарием Якка, но я хотел бы добавить, что в некоторых ситуациях есть еще один механизм плавания, который существенно зависит от значения g. Например, водомерки ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gerridae ) ходят по воде, используя поверхностное натяжение, чтобы не утонуть. В этом случае большее g усложнило бы им жизнь :-)

Верно, хотя я полагаю, можно спорить, можно ли это вообще назвать плавающим .
@leftaroundabout: Можно поспорить, что это можно назвать «плавающим», но можно поспорить, что это нельзя назвать «плавающим» :-). Например, одно из определений «плавающего» в Merriam-Webster - «плавающий на воде или в жидкости», а одно из определений «плавающего» - «несущийся на воде или как бы на воде».

Предполагая, что и вода, и объект являются жесткими и несжимаемыми (довольно хорошее приближение для воды, может быть или не быть настолько хорошим для объекта) и что мы можем игнорировать поверхностное натяжение (хорошее приближение для больших объектов, не очень хорошее для крошечных) тогда в равновесии одна и та же часть объекта будет находиться над водой независимо от силы тяжести.

Однако более сильная гравитация будет означать, что силы, участвующие в неравновесном состоянии, будут больше. Эти большие силы приведут к более быстрому движению.

Может ли это означать, что вам нужно больше надводного борта, чтобы избежать затопления? А может и нет, так как волны тоже будут меньше? Или, может быть, так, потому что другие возмущения (движущиеся грузы и т.д.) останутся прежними?

Если вы погрузите объект, который плавает под водой, он будет подниматься наверх медленнее с меньшим грамм и быстрее с более высоким грамм . Точно так же объекты, которые тонут, будут тонуть быстрее, чем выше грамм , так далее.

Выталкивающая сила р л В грамм куда р л – плотность жидкости (предполагается, что она не зависит от грамм ) а также В это объем предмета. Чистое ускорение затопленного объекта равно

а знак равно грамм ( р В м − 1 )
Все, что в скобках справа, не зависит от грамм . Таким образом, ускорение прямо пропорционально грамм , плавает объект или тонет.

Как отмечали другие, р л теоретически может зависеть от грамм , но это небольшой эффект. Скорее всего выше грамм ведет к более высокому р , заставляя плавучие объекты подниматься быстрее, а плотные объекты медленнее тонуть.

Плавает ли объект в большей или меньшей степени с большей или меньшей силой тяжести?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v