Stuwkracht

In dit artikel wordt uitgelegd wat stuwkracht is. Je zult daarom ontdekken hoe je de opwaartse kracht kunt berekenen, een resolute oefening van dit soort krachten en de relatie ervan met het opwaartse vermogen, een belangrijk concept in de vloeistofmechanica.

Wat is stuwkracht?

De opwaartse kracht is een opwaartse verticale kracht die wordt uitgeoefend door een vloeistof wanneer een lichaam daarin wordt ondergedompeld. Nauwkeuriger gezegd, de opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van het volume dat door het ondergedompelde lichaam wordt verplaatst.

De stuwkracht is dus gebaseerd op het principe van Archimedes. Dit is de reden waarom de drijvende kracht soms de drijvende kracht of Archimedische drijvende kracht wordt genoemd.

De stuwkracht wordt geproduceerd door de druk die door een vloeistof wordt uitgeoefend op de oppervlakken van een ondergedompeld lichaam. Omdat de druk recht evenredig is met de diepte, krijgt het diepere deel van het lichaam een grotere druk dan het bovenste deel en daarom oefent de vloeistof een opwaartse kracht uit op het lichaam.

Formule voor stuwkracht

De stuwkracht is gelijk aan het gewicht van het vloeistofvolume dat wordt verplaatst door het lichaam dat (gedeeltelijk of geheel) in de vloeistof is ondergedompeld. Daarom wordt de stuwkracht berekend door de vloeistofdichtheid met de zwaartekracht te vermenigvuldigen met het verplaatste vloeistofvolume.

De formule voor de stuwkracht is dus:

Goud:

• 

  is de stuwkracht, uitgedrukt in Newton.

• 

  is de dichtheid van de vloeistof, uitgedrukt in kg/m ³ .

• 

  is de waarde van de versnelling van de zwaartekracht.

• 

  is het volume dat wordt verplaatst door het ondergedompelde lichaam.

Als u het opmerkt, is het product van de vloeistofdichtheid en de zwaartekracht gelijk aan het soortelijk gewicht van de vloeistof. De stuwkracht kan dus ook worden bepaald door de volgende uitdrukking:

Onder normale omstandigheden is de stuwkracht verticaal naar boven en het aangrijpingspunt is het zwaartepunt van het ondergedompelde lichaam.

Voorbeeld van het berekenen van de stuwkracht

Zodra we de definitie van stuwkracht hebben gezien en wat de formule ervan is, laat dit gedeelte een voorbeeld zien van hoe dit soort kracht wordt berekend.

• Een kubus met een rand van 50 cm wordt in een bak gevuld met water (ρ=1000 kg/m ³ ) gebracht. Als de kubus volledig in de container is ondergedompeld, wat is dan de waarde van de Archimedische stuwkracht die door de vloeistof op de kubus wordt uitgeoefend? Gegevens: g=9,81 m/ ^s2 .

Als het hele lichaam van de kubus in water wordt ondergedompeld, betekent dit dat het verplaatste vloeistofvolume gelijk zal zijn aan het volume van de kubus. We berekenen daarom eerst het volume van de kubus:

Dus gebruiken we de stuwkrachtformule om de waarde ervan te vinden:

En ten slotte vervangen we de gegevens in de formule en berekenen we de stuwkracht:

drijfvermogen en duwkracht

In dit laatste deel zullen we de relatie tussen stuwkracht en drijfvermogen zien, aangezien dit twee nauw verwante concepten in de natuurkunde zijn.

Drijfvermogen is het vermogen van een lichaam om in evenwicht te blijven in een vloeistof. Om een voorwerp in een vloeistof te laten drijven, moet de opwaartse kracht die door de vloeistof op het lichaam wordt uitgeoefend, dus gelijk zijn aan de kracht van het lichaamsgewicht. Anders zal het lichaam afhankelijk van het geval stijgen of dalen.

• Positief drijfvermogen : het lichaam heeft de neiging om in de vloeistof omhoog te komen, dus de kracht van het drijfvermogen is groter dan de kracht van het lichaamsgewicht.

Negatief drijfvermogen : het lichaam heeft de neiging in de vloeistof af te dalen, dat wil zeggen dat het lichaam zinkt. Dit betekent dat de duwkracht kleiner is dan de gewichtskracht.