Ismétlés
A folyadék súlyából származó nyomást hidrosztatikai nyomásnak nevezzük. Ez függ a folyadék sűrűségétől és a rétegvastagságától. A hidrosztatikai nyomás minden irányú, tehát felfelé is hat.
Felhajtóerő
Amikor egy testet vízbe merítünk, akkor úgy érezzük, hogy könnyebb tartani, mint amikor még nem volt vízben.
Egy testre, ha vízbe merül, különböző nagyságú hidrosztatikai nyomás hat, mivel a tetejénél kisebb a vízoszlop magassága, mint az aljánál.
Ebből a nyomáskülönbségből jön létre az az erő, ami a testet alulról felfelé nyomja.
Mivel ilyen nyomáskülönbség nem csak a vízben jöhet létre, hanem bármilyen folyadékban, vagy gázban, ezért ez a felfelé irányuló erő mindkét halmazállapotban megfigyelhető, csak különböző mértékben.
Bármely folyadékba vagy gázba merülő testre alulról felfelé irányuló erő hat. Ezt az erőt felhajtóerőnek nevezzük.
Jele: Ffel
Felhajtóerő kimutatása
Az alábbi animációban a bal oldalon lévő testet merítsük bele a vízbe (a mellette lévő csúszka mozgatásával), és figyeljük meg, hogy a mérleg mekkora tömeget mutat, illetve, hogy a kifolyó víznek mekkora a tömege! Adjuk össze a mérleg által mutatott és a kiömlő víz tömegét! (az alul lévő gomb alapállapotba helyezi az animációt)
Az animációt ide kattintva nyithatod meg.
Videó a felhajtóerő szemléltetésére:
Felhajtóerő nagysága mitől függ
Kísérletekkel megállapíthatjuk, hogy a felhajtóerő egyenes arányban függ a test bemerülő térfogatától, és a folyadék sűrűségétől.
Arkhimédész törvénye
Minden folyadékba vagy gázba merülő testre akkora felhajtóerő hat, mint amekkora a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlya.
Az animáció jobb oldalán található kísérlettel mi is bebizonyíthatjuk a törvényt. A test mellett lévő csúszkát lehúzva a test belemerül a folyadékba, és kiszorít az edényből annyi vizet, mint amennyi az ő térfogata. Eközben az erőmérő egyre kisebb erőt mutat (hiszen a felhajtóerő „segít” a testet tartani). Ha azonban a kiszrított vízet beleöntjük a felső hengerbe (a megjelenő zöld gombra kattintva), akkor az eredeti értéket fogja mutatni.
Tehát a kiszorított víz súlya egyenlő a testre ható felhajtóerővel.
Az animációt ide kattintva nyithatod meg.
Videó Arkhimédész törvényéről:
Felhajtóerő kiszámítása
Ffel = Vtest · ρfoly · 10
Vtest: a test bemerülő térfogata
ρfoly: a folyadék sűrűsége
Számítási feladat
Egy 60 cm3 térfogatú, rézből készült test oldajba merül. Mekkora a ráható felhajtóerő nagysága? (az olaj sűrűsége
Vtest = 60 cm3 = 0,00006 m3
ρfoly=
Ffel = Vtest · ρfoly · 10 = 0,00006 m3 · · 10 = 0,54 N
Az NKP oldalán található tananyag ide kattintva nyitható meg.