추력 계산 방법 : 12 단계 (그림 포함) - 팁

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추력은 유체에 잠긴 모든 물체에 영향을 미치는 중력 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘입니다. 물체를 유체에 넣으면 무게가 유체 (액체 또는 기체)를 밀고 부력이 물체를 위로 밀어 중력에 대항합니다. 일반적으로이 힘은 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 에프_비 = V_에스 × D × g, 여기서 F_비 부력, V_에스 물속에 잠긴 체적, D는 물체가 잠긴 유체의 밀도, g는 중력의 힘입니다. 물체의 추력을 결정하는 방법을 알아 보려면 1 단계를 참조하여 시작하십시오.

단계

2 가지 방법 중 1 : 부력 방정식 사용

볼륨 찾기 물체의 잠긴 부분의. 물체에 작용하는 부력은 물에 잠긴 물체의 부피에 정비례합니다. 즉, 물체가 단단할수록 물체에 작용하는 부력이 커집니다. 이것은 액체에 가라 앉은 물체조차도 위로 밀어 올리는 힘이 있다는 것을 의미합니다. 이 강도 계산을 시작하기위한 첫 번째 단계는 잠긴 물체의 부피를 결정하는 것입니다. 방정식의 경우이 값은 미터 단위 여야합니다.
- 유체에 완전히 잠긴 물체의 경우 잠긴 체적은 물체와 동일합니다. 유체 표면에 떠있는 사람들의 경우 표면 아래의 부피 만 고려됩니다.
- 예를 들어, 물에 떠있는 고무공에 작용하는 부력을 찾고 싶다고 가정 해 봅시다. 공이 직경 1m의 완벽한 구이고 물에 반으로 떠있는 경우 구의 총 부피를 찾아 2로 나누어 잠긴 부분의 부피를 찾을 수 있습니다. 구의 부피는 (4/3) π (반지름)으로 주어 지므로 결과는 (4/3) π (0.5) = 0.524 미터 인 것으로 알려져 있습니다. 0.524 / 2 = 수중 0.262 미터.
유체의 밀도를 찾으십시오. 부력을 찾는 과정의 다음 단계는 물체가 잠긴 밀도 (킬로그램 / 미터)를 정의하는 것입니다. 밀도는 물체의 척도 또는 부피에 따른 물질의 상대적 무게입니다. 동일한 부피의 두 물체가 주어지면 밀도가 가장 높은 물체가 가장 무게가 큽니다. 일반적으로 유체의 밀도가 높을수록 가해지는 부력도 커집니다. 유체를 사용하면 일반적으로 참조 자료를보고 밀도를 결정하는 것이 더 쉽습니다.
- 이 예에서 공은 물에 떠 있습니다. 학계에 문의하면 물의 밀도가 1000 킬로 / 미터.
- 다른 일반적인 유체의 밀도는 엔지니어링 소스에 나열되어 있습니다. 이러한 목록은 여기에서 찾을 수 있습니다.
중력 (또는 다른 하향 힘)을 찾습니다. 물체가 떠 있든 완전히 잠기 든간에 항상 중력의 영향을받습니다. 현실 세계에서이 일정한 힘은 9.81 뉴턴 / kg. 그러나 원심 분리기와 같은 다른 힘이 유체 및 잠긴 물체에 작용하는 상황에서는 전체 하향 힘을 결정하기 위해 이러한 힘도 고려해야합니다.
- 이 예에서 일반 시스템과 고정 시스템을 다루는 경우 아래로 작용하는 힘은 위에서 언급 한 중력 뿐이라고 가정 할 수 있습니다.
- 그러나 우리의 공이 물통에 떠 있고 수평 원으로 빠른 속도로 회전한다면 어떨까요? 이 경우 물과 공이 모두 떨어지지 않도록 물통이 충분히 빠르게 회전한다고 가정하면이 상황에서 하향 힘은 지구의 중력이 아닌 물통의 움직임에 의해 생성 된 원심력에서 파생됩니다.
부피 × 밀도 × 중력을 곱하십시오. 물체의 부피 (미터), 유체의 밀도 (파운드 / 미터) 및 중력 (또는 시스템의 하향 힘)에 대한 값이 있으면 부력을 쉽게 찾을 수 있습니다. 뉴턴 단위의 힘을 찾으려면이 세 가지 양을 곱하기 만하면됩니다.
- 방정식 F의 값을 대체하여 예제를 해결합시다._비 = V_에스 × D × g. 에프_비 = 0.262 미터 × 1000 킬로 / 미터 × 9.81 뉴턴 / 킬로 = 2570 뉴턴.
중력과 비교하여 물체가 떠 있는지 확인하십시오. 부력 방정식을 사용하면 물체가 잠긴 유체에서 물체를 밀어내는 힘을 쉽게 찾을 수 있습니다. 그러나 조금 더 작업하면 물체가 떠 있을지 가라 앉을 지 결정할 수 있습니다. 물체의 부력을 찾기 만하면됩니다 (즉, 전체 부피를 V로 사용합니다._에스) 그런 다음 방정식 G = (물체의 질량) (9.81 미터 / 초)로 중력을 찾으십시오. 부력이 중력보다 크면 물체가 뜰 것입니다. 그러나 중력이 더 크면 가라 앉을 것입니다. 동일한 경우 개체는 "중립"이라고합니다.
- 예를 들어 지름 0.75m, 높이 1.25m의 20kg 원통형 나무 통이 물에 떠 있는지 알고 싶다고 가정 해 보겠습니다. 이를 위해서는 몇 가지 단계가 필요합니다.
  - 공식 V = π (반지름) (높이)로 부피를 찾을 수 있습니다. V = π (0.375) (1.25) = 0.55 미터.
  - 그 후 중력 및 물 밀도에 대한 기본값을 가정하면 배럴의 부력을 결정할 수 있습니다. 0.55 미터 × 1000 킬로 / 미터 × 9.81 뉴턴 / 킬로 = 5395.5 뉴턴.
  - 이제 배럴에서 중력을 찾아야합니다. G = (20kg) (9.81 미터 / 초) = 196.2 뉴턴. 부력보다 훨씬 적기 때문에 배럴이 떠 있습니다.
유체가 기체 일 때 동일한 기술을 사용하십시오. 리포 문제를 해결할 때 유체가 액체 일 필요는 없음을 기억하십시오. 가스도 유체로 간주되며 다른 유형의 재료에 비해 밀도가 낮음에도 불구하고 일부 물체의 무게를 지탱할 수 있습니다. 간단한 헬륨 풍선이 그 증거입니다. 풍선 속의 가스는 주변 유체보다 밀도가 낮기 때문에 떠 있습니다!

2 가지 방법 중 2 : 간단한 추력 실험 수행

큰 용기에 작은 컵이나 그릇을 넣으십시오. 일부 가정 용품을 사용하면 부력의 원리를 쉽게 알 수 있습니다! 이 간단한 실험에서 우리는 물에 잠긴 물체가 물에 잠긴 물체의 부피와 동일한 부피의 유체를 대체하기 때문에 부력을 경험한다는 것을 보여줄 것입니다. 이를 수행하는 동안 실험의 부력을 찾는 방법도 보여줍니다. 시작하려면 그릇이나 컵과 같은 작은 용기를 큰 그릇이나 양동이와 같은 큰 용기에 넣으십시오.
용기를 안쪽에서 가장자리까지 채 웁니다. 그런 다음 큰 용기에 물을 채 웁니다. 수위가 넘어지지 않고 가장자리 위에 있기를 원합니다. 조심해! 물을 흘린 경우 다시 시도하기 전에 큰 용기를 비우십시오.
- 이 실험에서는 물의 밀도가 1000 킬로 / 미터 인 것으로 가정하는 것이 안전합니다. 소금물이나 다른 액체를 사용하지 않는 한, 대부분의 물은 밀도가 기준에 가깝습니다.
- 점 적기가 있으면 내부 용기의 수위를 확인하는 것이 매우 유용 할 수 있습니다.
작은 물체를 담그십시오. 이제 내부 용기에 들어가 물에 의해 손상되지 않는 작은 물체를 찾으십시오. 이 물체의 질량을 킬로그램 단위로 찾으십시오 (이를 위해 척도를 사용하십시오). 그런 다음 손가락이 젖지 않도록 물체가 물에 뜨기 시작하거나 더 이상 잡을 수 없을 때까지 물에 담급니다. 내부 용기의 물이 외부 용기로 쏟아지는 것을 확인해야합니다.
- 이 예의 목적을 위해 0.05kg의 질량을 가진 장난감 카트를 내부 컨테이너 안에 넣는다 고 가정 해 보겠습니다. 추력을 계산하기 위해 차의 부피를 알 필요는 없습니다.
흘린 물을 모으고 측정하십시오. 물체를 물에 담그면 물의 변위가 발생합니다. 그렇지 않으면 그가 물에 들어갈 공간이 없을 것입니다. 그가 액체를 밀면 물이 뒤로 밀려서 추력을 일으킨다. 흘린 물을 계량컵에 담는다. 물의 부피는 잠긴 부피와 같아야합니다.
- 즉, 물체가 떠있는 경우 흘리는 물의 양은 물에 잠긴 물체의 양과 동일합니다. 물체가 가라 앉으면 흘리는 물의 양은 전체 물체의 양과 같습니다.
흘린 물의 무게를 계산하십시오. 물의 밀도를 알고 흘린 부피를 측정 할 수 있으므로 질량을 찾을 수 있습니다. 부피를 미터로 변환하고 (이와 같은 온라인 변환 도구가 유용 할 수 있음) 물의 밀도 (1000kg / m)를 곱하면됩니다.
- 이 예에서 카트가 가라 앉고 약 2 큰술 (0.00003 미터) 이동했다고 가정 해 보겠습니다.물의 질량을 찾으려면 밀도를 다음과 같이 곱합니다. 1000 킬로 / 미터 × 0.00003 미터 = 0.03 킬로.
변위 된 부피를 물체의 질량과 비교하십시오. 이제 잠긴 질량과 변위 된 질량을 알았으므로 어느 것이 더 큰지 비교하십시오. 내부 용기에 잠긴 물체의 질량이 변위 된 물 질량보다 크면 가라 앉아야합니다. 그러나 변위 된 물의 질량이보다 크다면 물체는 떠 있었을 것입니다. 이것이 부력의 원리입니다. 물체가 떠오르려면 물체보다 더 큰 물 덩어리를 옮겨야합니다.
- 여전히 질량은 낮지 만 부피가 큰 물체는 가장 많이 떠 다니는 물체입니다. 이 속성은 속이 빈 개체가 떠 있음을 의미합니다. 카누를 생각해보십시오. 속이 비어 있기 때문에 떠 다니기 때문에 큰 질량 없이도 많은 물을 이동할 수 있습니다. 카누가 단단하면 잘 뜰 수 없습니다.
- 이 예에서 자동차의 질량은 0.05kg으로 변위 된 물 0.03kg보다 큽니다. 이것은 우리의 결과를 확인시켜줍니다 : 차가 가라 앉습니다.