מעבר לתוכן

שאלה בנושא ציפה בפיזיקה


הודעות מומלצות

שני גופים, גדול A וקטן B מאוזנים כאשר הם טבולים לחלוטין בתוך מים. מה יקרה לאיזון בין הגופים כאשר המאזניים מוצאים מהמים?
א. גוף A גבוה מגוף B
ב. גוף B גבוה מגוף A
ג. A ו- B נשארים מאוזנים


בפתרון רשום שהתשובה היא ב', אבל אני לא מבין למה....
 
תודה לכולם
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

העובדה שהגופים נמצאים באותו גובה כשהם שקועים לחלוטין במים אומרת שיש להם אותה צפיפות, כי זה הפקטור הקובע בתוך המים (הצפיפות מאזנת את לחץ המים).

 

אם יש להם אותה צפיפות וגוף A גדול יותר מ-B הוא גם כבד יותר ולכן המאזניים יטו לכיוונו בהסרת הגורם המאזן של הלחץ.

נערך בתאריך - על-ידי אודי
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

נפח הגוף קובע בתוך המים (לא צפיפות הגוף).

הנפח של הגוף (נפח הגוף וצפיפות הנוזל) קובעים את כוח הציפה שפועל על הגוף.

המסה של הגוף קובעת את ה mg שפועל עליו.

אם במים הם מאוזנים זה אומר שההפרש בין כוח הציפה לכוח הכבידה על שניהם שווה.

לקטן יש נפח קטן יותר = mg קטן יותר (כי ההפרש נשאר קבוע)

לכן מחוץ למים הוא יהיה גבוה יותר (כי הוא קל יותר)

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

נפח הגוף קובע בתוך המים (לא צפיפות הגוף).

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%A7_%D7%90%D7%A8%D7%9B%D7%99%D7%9E%D7%93%D7%A1

 

הגוף הנמצא בתוך התווך "דוחק" חלק מהתווך בנפח זהה לשלו. הן לגוף הדוחק והן לתווך הנדחק יש צפיפות, המתבטאת ביחס בין המסה לנפח. מכאן נובע שאם צפיפותו של הגוף קטנה מצפיפותו של התווך אזי הגוף יצוף (כי כח הציפה שווה למשקל התווך שנדחה והוא גדול יותר ממשקל הגוף), ואם להפך - הוא ישקע. בהקשר של מים כתווך, צפיפות יחסית זו מכונה משקל סגולי.

 

....אולי יש דרך אינטואיטיבית יותר לתאר את זה בלי להכנס לתיאור מיקרוסקופי וצפיפות. העובדה ששני הגופים נמצאים בשיווי משקל בתוך המיים אומרת שניתן לרשום שוויון מקורב-

 

http://www.codecogs.com/gif.latex?m_Ag-PS_A=m_Bg-PS_B

 

כאשר P לחץ המים בעומק המשותף לשני הגופים ,http://www.codecogs.com/gif.latex?m_A,m_B המסות ו-http://www.codecogs.com/gif.latex?S_A,S_B שטח חתך אפקטיבי של כל גוף.

אם גוף A גדול מגוף B אז http://www.codecogs.com/gif.latex?S_B. נובע http://www.codecogs.com/gif.latex?m_B

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

אודי אם תסתכל על הצפיפות במשוואה תראה שהיא הצפיפות של הנוזל, לא של הגוף:

http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Crho%20_l מציין את צפיפות החומר של התווך (נוזל או גז)

 

ברור שצפיפות הגוף משפיעה על המסה שלו (או הפוך, תלוי איך אתה רוצה להסתכל על זה) והמסה משפיעה על מה יקרה לו. אבל זה נכון לכל מקום, לא רק למים או אוויר.

לכן כתבתי שבמים מה שמשפיע זה הנפח ולא הצפיפות (הצפיפות/מסה משפיע תמיד)

 

או במילים פשוטות יותר, הכוח שהגוף מרגיש מהמים תלוי רק בנפח שלו.

אם הוא ישקע או יצוף תלוי במסה שלו <-> אם הוא ישקע או יצוף תלוי בצפיפות שלו

נערך בתאריך - על-ידי Boris
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

מה לא היה ברור בציטוט מויקיפדיה? מה שקובע אם הגוף ישקע או יצוף, יאזן את הגוף השני או לא, הוא הצפיפות שלו. לא הנפח שלו.

במשוואה לא קל לראות את הצפיפות של הגוף כי היא מתחבאת בתוך המסה (כלומר באגף השני של השוויון), אבל זה לא משנה את העובדה שמה שאמרת ("הצפיפות לא קובעת, הנפח כן") פשוט.לא.נכון.

אם הוא היה נכון אז בלון בנפח זהה לכדור ברזל היה מאזן אותו בתוך המים. אתה מוזמן לנסות בעצמך ולראות שזה לא עובד.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

אני רק אנסח מחדש את השאלה, כי לי עושה רושם שהניסוח לא טוב בגלל האותיות האנגליות.
 

שני גופים, גדול א' וקטן ב' מאוזנים כאשר הם טבולים לחלוטין בתוך מים. מה יקרה לאיזון בין הגופים כאשר המאזניים מוצאים מהמים?
 
א. גוף א' גבוה מגוף ב'
ב. גוף ב' גבוה מגוף א'
ג. א' ו- ב' נשארים מאוזנים


קודם כל בוריס ואודי עזרתם לי להבין בכלל את השאלה, אני חשבתי שמוציאים רק את המאזניים מהמים ומשאירים את הכדורים בתוך המים... עכשיו הבנתי בכלל את כוונת השאלה, אז תודה:)
אם הבנתי נכון, אתם אומרים שמכיוון שהציפה שלהם בתוך הנוזל שווה, זה אומר שהכדור בעל הנפח הקטן יותר, הוא גם בעל המסה הקטנה ביותר וכאשר מוציאים את המערכת מהמים, אז כדור ב' יהיה קל יותר?
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

הוא קל יותר גם בתוך המים, רק שהמאזניים מושפעים גם מכוחות אחרים שם

 

אני לא יודע למה אתה מתכוון שאתה אומר "ציפה שווה". אם אתה מדבר על כוח אז זה לא נכון - הציפה מפעילה כח גדול יותר על גוף א'. רק שהמשקל שלו גדול יותר אז זה מתאזן.

אם אתה מתכוון לגובה שווה (או צפיפות שווה) אתה צודק.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

העובדה שהגופים נמצאים באותו גובה כשהם שקועים לחלוטין במים אומרת שיש להם אותה צפיפות, כי זה הפקטור הקובע בתוך המים (הצפיפות מאזנת את לחץ המים).

 

אם יש להם אותה צפיפות וגוף A גדול יותר מ-B הוא גם כבד יותר ולכן המאזניים יטו לכיוונו בהסרת הגורם המאזן של הלחץ.

אם תרשום כוח שקול(כבידה + ציפה) עבור כל אחד מהגופים, ותדרוש שוויון ביניהם(תנאי איזון) - תשתכנע די בקלות שמה שרשמת נכון רק עבור ציפה נייטרלית(גוף במנוחה במים). 

או לחלופין יצאתי טמבל, אבל לא נראה לי.

 

קיבלתי:

http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Crho_b=V_a/V_b*(%5Crho_a-%5Crho)+%5Crho

נערך בתאריך - על-ידי Shtota
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

רפרפתי. 

התייחסתי ספציפית לזה

 

העובדה שהגופים נמצאים באותו גובה כשהם שקועים לחלוטין במים אומרת שיש להם אותה צפיפות,

זה לא נכון. (אלא אם כן אני עייף, ואני באמת עייף). בהמשך הסברת משהו לבוריס.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

באופן כללי, "ההסבר האינטואיטיבי לילד" הולך איכשהו ככה:

 

1)כוח ציפה על הגוף הטבול במלואו בנוזל תלוי בנפחו(ועוד פרמטרים לא קשורים לגוף), לכן על גוף עם נפח גדול יותר פועל כוח ציפה גדול יותר.

 

2)בשביל שהוא יישאר במנוחה, משהו חייב לאזן אותו - וזה כוח כבידה. לכן על גוף A כוח כבידה גדול יותר מאשר על לגוף B.

 

 

3)אם עכשיו מוציאים את הגופים מהמים אז כוח ציפה נעלם(במקרה של ריק) משני הגופים, ונשארנו רק עם הכבידה שלא הושפעה. לכן גוף A שהוא הכבד יותר גורם לגוף B לעולות למעלה.

קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

 

העובדה שהגופים נמצאים באותו גובה כשהם שקועים לחלוטין במים אומרת שיש להם אותה צפיפות,

זה לא נכון. (אלא אם כן אני עייף, ואני באמת עייף). בהמשך הסברת משהו לבוריס.

המשפט שלי נכון רק למצב שבו שני הגופים צפים במיים והמאזניים לא מתוחים. ואני מאמין שזה המצב שהשאלה מתארת, כי הסיטואציה השנייה בעייתית.

 

אם המאזניים מתוחים בתוך המים (או מאזני כף), אז המשוואות המתאימות הן

 

http://www.codecogs.com/gif.latex?F_A=m_Ag-%5Crho_lV_Ag=%5Crho_AV_Ag-%5Crho_lV_Ag=V_Ag(%5Crho_A-%5Crho_l)

http://www.codecogs.com/gif.latex?F_B=V_Bg(%5Crho_B-%5Crho_l)

 

ומכיוון שהמאזניים מאוזנים http://www.codecogs.com/gif.latex?F_A=F_B ונובע

http://www.codecogs.com/gif.latex?V_A(%5Crho_A-%5Crho_l)=V_B(%5Crho_B-%5Crho_l)

אם http://www.codecogs.com/gif.latex?V_B נובע http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Crho_A, ואז אי אפשר להסיק כלום לגבי היחס בין http://www.codecogs.com/gif.latex?m_Ag ל-http://www.codecogs.com/gif.latex?m_Bg בלי מידע נוסף על הנפחים והצפיפויות.

 

אם המאזניים לא מתוחים והגופים פשוט צפים באותו גובה,

http://www.codecogs.com/gif.latex?m_Ag=%5Crho_lV_Ag

http://www.codecogs.com/gif.latex?m_Bg=%5Crho_lV_Bg

ואז נובע שהצפיפויות שלהם שוות ושוות לצפיפות הנוזל.

http://www.codecogs.com/gif.latex?%5Crho_A=m_A/V_A=%5Crho_B=m_B/V_B=%5Crho_l

 

הקיצר, אתה כנראה עייף,.

נערך בתאריך - על-ידי אודי
קישור לתוכן
שיתוף באתרים אחרים

הצטרפות לשיח

באפשרותך לשלוח הודעה כעת ולהירשם מאוחר יותר. אם ברשותך חשבון, ניתן להתחבר עכשיו לשליחת הודעה דרך חשבונך.
הערה: הודעתך דרושה לאישור הנהלה לפני הצגתה.

אורח
הוספת תגובה

×   הדבקה כטקסט עשיר.   הדבקה כטקסט רגיל במקום

  מאושרים אך ורק 75 סמייקונים.

×   הקישור שלך מוצמד אוטומטית.   הצגה כקישור במקום

×   תוכן הקודם שלכם שוחזר.   ניקוי עורך

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

טוען...
×
×
  • יצירת חדש...