یک فیزیکدان

خروجی سایتکانال یک‌فیزیکدانایمیل من

بزرگترین کتابخانه‌ی فیزیک

دارای صدها جلد کتاب جدید و معروف از معتبرترین انتشارات فیزیک مثل وایلی، پیرسون، اسپرینگر، آکسفورد، کمبریج و...

کاملاً رایگان‌.

یک سوال خوب ـ دو توپ در آب

سه شنبه, ۲ خرداد ۱۳۹۶، ۰۸:۵۸ ب.ظ

مطابق شکل زیر، در دو بشر یکسان، مقدار یکسانی آب ریخته‌ایم. دو توپ با اندازه‌ی یکسان در داخل آب این دو بشر توسط نخ غوطه‌ور هستند. در بشر سمت راست یک توپ از جنس سرب و در بشر سمت چپ، یک توپ پینگ‌پونگ. کدام کفه‌ی ترازو پایین می‌رود؟

آزمایشی در نیروی شناوری 

 اگر این آزمایش را انجام دهیم، خواهیم دید که کفه‌ی سمت راست پایین خواهد آمد. به دو روش این اتفاق را می‌توان توضیح داد.

روش 1. در بشر سمت چپ می‌توان توپ را جزیی از ظرف در نظر گرفت (چرا؟). پس مجموع وزن کفه‌ی سمت چپ برابر است با:

Wکفه چپ=Wآب+Wبشر+Wتوپ  

اما برای مجموع جرم کفه‌ی سمت راست داریم:

Wکفه راست=Wآب+Wبشر+B

که B نیروی ارشمیدس وارد بر توپ سربی هست. اما چون حجم هر دو یکسان است، نیروی ارشمیدس وارد بر هر دو توپ یکسان است (چرا؟). از طرفی برای نیروهای وارد بر توپ پینگ‌پونگ داریم:

B=Wتوپ+T  → B>Wتوپ

با توجه به نتیجه‌ی اخیر، می‌توان نتیجه گرفت که:

Wکفه راست>Wکفه چپ

روش 2. این بار ما نگاهمان به ته بشرهاست که در تماس با کفه‌ی ترازو هستند. نیروی آب وارد بر کف هر دو بشر یکسان است (چرا؟). اما به کف بشر سمت چپ، نیروی کشش نخ رو به بالا وارد می‌شود. به همین دلیل نیروی وارد بر کفه‌ی سمت چپ کمتر از نیروی وارد بر کفه‌ی سمت راست خواهد بود.

با تشکر از استاد گلستانه بابت ارسال این سوال خوب.

نظرات (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است
ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی