የሃይድሮስታቲክ መመዘኛ፡ የክዋኔ መርህ፣ የውሸት የወርቅ አክሊል መወሰን

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ የምናገኛቸው ብዙ የደረቅ እና የፈሳሽ ንብረቶች እንደ መጠናቸው ይወሰናል። የፈሳሽ እና ጠንካራ አካላትን መጠን ለመለካት ከትክክለኛ እና በተመሳሳይ ጊዜ ቀላል ዘዴዎች አንዱ ሃይድሮስታቲክ ሚዛን ነው። ምን እንደሆነ እና ምን አይነት አካላዊ መርህ በስራው ላይ እንደሚገኝ አስቡ።

የአርኪሜዲስ ህግ

የሃይድሮስታቲክ ሚዛን መሰረት የሆነው ይህ ፊዚካል ህግ ነው። በተለምዶ፣ ግኝቱ የተገኘው ግሪካዊው ፈላስፋ አርኪሜዲስ ነው፣ እሱም የውሸት ወርቅ አክሊል ሳያጠፋ ወይም ምንም አይነት ኬሚካላዊ ትንታኔ ሳያደርግ መለየት በቻለ።

የአርኪሜዲስን ህግ በሚከተለው መልኩ መቅረጽ ይቻላል፡- በፈሳሽ የተጠመቀ አካል ያፈናቅላል እና የተፈናቀለው ፈሳሽ ክብደት በአቀባዊ በሰውነት ላይ ከሚሰራው ተንሳፋፊ ኃይል ጋር እኩል ነው።

ብዙዎችን አስተውለዋል ማንኛውንም ከባድ ነገር በውሃ ውስጥ መያዝ ከአየር ይልቅ በጣም ቀላል ነው። ይህ እውነታ የተንሳፋፊ ሃይል እርምጃ ማሳያ ነው, እሱም እንዲሁአርኪሜዲያን ይባላል። ማለትም በፈሳሽ ውስጥ የሚታየው የሰውነት ክብደት በአየር ውስጥ ካለው ትክክለኛ ክብደት ያነሰ ነው።

የሃይድሮስታቲክ ግፊት እና የአርኪሜዲያን ኃይል

በፈሳሽ ውስጥ በሚቀመጥ ማንኛውም ጠንካራ አካል ላይ የሚሠራው የተንሳፋፊ ኃይል መንስኤው ሃይድሮስታቲክ ግፊት ነው። በቀመር ነው የሚሰላው፡

P=ρ_l gh

h እና ρ_l የፈሳሹ ጥልቀት እና ውፍረት እንደቅደም ተከተላቸው።

ሰውነት ወደ ፈሳሽ ሲጠመቅ የሚታየው ግፊት ከሁሉም አቅጣጫ ይሰራበታል። በጎን በኩል ያለው አጠቃላይ ግፊት ወደ ዜሮነት ይለወጣል, ነገር ግን ከታች እና በላይኛው ወለል ላይ የሚደረጉ ግፊቶች ይለያያሉ, ምክንያቱም እነዚህ ንጣፎች በተለያየ ጥልቀት ላይ ናቸው. ይህ ልዩነት ተንሳፋፊ ኃይልን ያስከትላል።

በአርኪሜዲስ ህግ መሰረት፣ በፈሳሽ ውስጥ የተጠመቀ አካል የኋለኛውን ክብደት ይቀይራል፣ ይህም ከተንሳፋፊው ሃይል ጋር እኩል ነው። ከዚያ ለዚህ ኃይል ቀመር መጻፍ ይችላሉ፡

F_A=ρ_l V_l g

ምልክቱ V_l በሰውነት የሚፈናቀለውን ፈሳሽ መጠን ያሳያል። የኋለኛው ክፍል ሙሉ በሙሉ በፈሳሹ ውስጥ ከተጠመቀ ከሰውነት መጠን ጋር እኩል እንደሚሆን ግልጽ ነው።

የአርኪሜድስ F_Aበሁለት መጠን ብቻ ይወሰናል (ρ_l እና V_l). በሰውነቱ ቅርፅ ወይም በጥቅሉ ላይ የተመካ አይደለም።

የሃይድሮስታቲክ ሚዛን ምንድነው?

ጋሊልዮ የፈጠራቸው በ16ኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ላይ ነው። የሒሳቡ ንድፍ መግለጫ ከታች ባለው ሥዕል ላይ ይታያል።

በእውነቱ፣ እነዚህ ተራ ሚዛኖች ናቸው፣ የአሠራሩ መርህ ተመሳሳይ ርዝመት ባላቸው ሁለት ዘንጎች ሚዛን ላይ የተመሠረተ ነው። በእያንዳንዱ ዘንበል ጫፍ ላይ ብዙ የታወቁ ሸክሞች የሚቀመጡበት ኩባያ አለ. መንጠቆ ከአንዱ ኩባያ በታች ተያይዟል። ጭነቶችን ለማንጠልጠል ጥቅም ላይ ይውላል. ሚዛኑ ከመስታወት ምንቃር ወይም ሲሊንደር ጋር አብሮ ይመጣል።

በሥዕሉ ላይ A እና B ፊደሎች እኩል መጠን ያላቸውን ሁለት የብረት ሲሊንደሮች ያመለክታሉ። ከመካከላቸው አንዱ (ሀ) ባዶ ነው, ሌላኛው (ለ) ጠንካራ ነው. እነዚህ ሲሊንደሮች የአርኪሜዲስን መርሆ ለማሳየት ያገለግላሉ።

የተገለፀው ቀሪ ሒሳብ ያልታወቁ ጠጣር እና ፈሳሾችን መጠን ለማወቅ ይጠቅማል።

የሃይድሮስታቲክ መመዘኛ ዘዴ

የሚዛን አሠራር መርህ እጅግ በጣም ቀላል ነው። እንግለጽለት።

የአንዳንድ ያልታወቀ ጠንካራ የዘፈቀደ ቅርጽ ያላቸውን ጥግግት ማወቅ ያስፈልገናል እንበል። ይህንን ለማድረግ, ሰውነቱ በግራ ሚዛን መንጠቆ ላይ ተንጠልጥሏል እና ክብደቱ ይለካል. ከዚያም ውሃ ወደ መስታወቱ ውስጥ ይፈስሳል እና መስተዋቱን በተንጠለጠለ ጭነት ውስጥ በማስቀመጥ በውሃ ውስጥ ይጠመዳል. የአርኪሜዲያን ኃይል በሰውነት ላይ እርምጃ መውሰድ ይጀምራል, ወደ ላይ ይመራል. ቀደም ሲል የተቀመጠውን የክብደት ሚዛን ወደ መጣስ ይመራል. ይህንን ሚዛን ለመመለስ፣ ከሁለተኛው ጎድጓዳ ሳህን የተወሰኑ የክብደት መጠኖችን ማስወገድ አስፈላጊ ነው።

የሚለካውን የሰውነት ብዛት በአየር እና በውሃ ማወቅ፣እንዲሁም የኋለኛውን ጥግግት በማወቅ የሰውነትን ጥግግት ማስላት ይችላሉ።

የሃይድሮስታቲክ ሚዛኑ ያልታወቀ የፈሳሽ መጠን ለማወቅም ያስችላል። ለዚህባልታወቀ ፈሳሽ ውስጥ መንጠቆ ላይ የተጣበቀውን የዘፈቀደ ክብደት እና ከዚያም መጠኑ በትክክል በሚወሰን ፈሳሽ ውስጥ መመዘን ያስፈልጋል። የሚለካው መረጃ ያልታወቀ ፈሳሽ ጥንካሬን ለመወሰን በቂ ነው. ተዛማጁን ቀመር እንፃፍ፡