Будет ли объект на дне моря испытывать плавучесть? [закрыто]

11

Итак, я понимаю, что плавучесть возникает из-за того, что жидкость оказывает большее давление из-под объекта по сравнению с выше, как на этой картинке. введите описание изображения здесь

Поэтому мой вопрос в том, что если объект придавливается ко дну контейнера, чтобы под ним не было жидкости. Логика заключается в том, что если внизу нет жидкости, то нечего ее подталкивать. Итак, будет ли этот объект все еще испытывать плавучесть? Если да, то почему?

редактировать: интересно увидеть некоторые ответы, не согласные друг с другом. Следует отметить одну вещь - согласно моему учебнику плавучесть - это сила, которая возникает из-за гидростатического давления - она ​​не имеет ничего общего с плотностью объектов. Так что те, кто говорит «может», будут испытывать плавучесть, потому что она менее плотная, я думаю, это не плавучесть.

М. Вотер
источник
Это очень хороший вопрос! Для моего ответа я предположил, что бобы могут плавать в воде (опыт плавучести). И вы просите, чтобы контейнер был прижат к земле первым.
июля
1
да, именно об этом я и говорю
М. Вотер
1
связанные обсуждение physics.stackexchange.com/questions/59866/...
agentp
2
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не по теме, потому что это похоже на теоретический крайний случай физических законов и был бы более уместным при обмене стека физики (где это дубликат). Заданный вопрос, кажется, не сфокусирован на реальных приложениях или технических аспектах вопроса.
JMac
1
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перенесен в чат .
эфир

Ответы:

4

Да, ваша банка все еще будет иметь плавучесть, когда она погружена на дно.

Независимо от глубины погружения любой объект будет терять вес, равный весу вытесненной воды, даже если он удерживается на дне. Вы путаете гидростатическое давление с плавучестью.

Гидростатическое давление будет увеличиваться с глубиной до такой степени, что оно может даже раздавить банку. Но плавучесть, создаваемая водой на банке, остается более или менее одинаковой, потому что вода почти несжимаема, поэтому ее плотность более или менее одинакова на мелкой и глубокой воде. Следовательно, вытесненная вода будет весить на дне одинаково, а вызываемая ею плавучесть будет одинаковой.

Камран
источник
3
Почему отрицательные?
Wossname
2
Грустное размышление о качестве сайта. Плавучесть случается даже с осколком бетона, который погружен в воду и служит опорой для моста. Вы будете вычитать вес воды, чтобы рассчитать нагрузку на фундамент.
Камран
1
100% правильно. Чистая разница между гравитационной силой вниз и результирующим гидростатическим давлением является «плавучестью». Когда объект на поверхности радостно покачивается, плавучести нет. Если объект нагнетается над поверхностью, гравитация побеждает, если он нагнетается ниже, плавучесть побеждает, пока обе силы не равны. Любое предположение о том, что плавучий объект, прилипший ко дну пруда, не испытывает никакой плавучести, является бессмысленным!
Дональд Гибсон
3
Есть проблема с этим анализом, которая, кажется, игнорирует суть вопроса. Существует ли гидростатическая сила на дне, когда под ним нет воды? Похоже, это на самом деле не решает проблему, а просто говорит, что «плавучесть одинакова, потому что разница в гидростатическом давлении одинакова»; но вы не рассматриваете крайний случай, на котором сосредоточен этот вопрос; случай, когда у них нет воды внизу. Во-первых, вы не объясняете, как вы могли бы проявить гидростатическое давление без какой-либо жидкости.
JMac
1
@AsymLabs Вы описываете математику плавучести; но игнорируя, почему это проявляется. Плавучесть существует из-за баланса гидростатических сил на объекте; и повышенное давление на увеличенной глубине. Для любой замкнутой поверхности, на которую воздействует гидростатическая сила; мы получаем полную плавучесть на теле. Для случая объекта с поверхностями, которые удалены от гидростатического контакта с жидкостью; это больше не закрытая поверхность, на которую действует давление; и поэтому плавучесть не может быть наивно применена так же, как погруженный объект.
JMac
2

Да, так и будет - пространство, которое занимает объект, легче, чем жидкость вокруг него, поэтому он хочет подняться.

То же самое, что толкать мяч на дно ванны - он там остается?

Изменить: для тех, кто говорит, что форма шара имеет все значение: попробуйте его с пластиковым полым кубом (заполненным воздухом), чтобы куб мог лежать на поверхности ...

Солнечный Майк
источник
1
дело не в легкости, вопрос о банке, учитывая «идеальную», не будет силы давления вверх. Ваш пример с мячом - вот что действительно имеет значение. Потому что мяч касается только дна с небольшой площадью.
июля
@ rul30 попробуй это с пустотелым пластиковым кубом ...
Solar Mike
1
как упоминает рул30 - я говорю о теоретически совершенной форме и теоретическом сценарии. Все предметы быта имеют крошечные отверстия, каналы и
прочее
1
Ну какая разница? Согласно моему учебнику, сила плавучести не имеет ничего общего с плотностью объекта, только ее объем
М. Вазер
1
@ M.Wother Если вы читаете правильно, значит, ваш учебник неверный. это масса на данный объем объекта по сравнению с массой окружающей жидкости на тот же объем, который определяет, тонет ли объект или поднимается - масса на объем - это определение плотности.
AsymLabs
2

Я не уверен, почему SolarMike удалил свой ответ. Единственное, что удерживает банку на земле («гордый» в военно-морском смысле) - это сила вакуума, то есть то же давление, которое удерживает вас от того, чтобы вы подняли банку со стола, если на столе есть идеальное уплотнение.
Пока плотность банки меньше плотности окружающей жидкости, она будет испытывать подъемную силу. Не путайте существующую силу с чистой силой . Если имеется канал, позволяющий воде протекать под банкой, дельта-давление воды с глубиной заставит ее подняться на поверхность. (Это вопрос давления и глубины, а не плотности). Как показано на странице Википедиидавление в нижней части банки (давление воды) больше, чем в верхней части банки, что вынуждает банку подниматься. Этот перепад давления существует, даже когда банка гордится; это просто отсутствие давления, которое могло бы возникнуть, если бы там образовался вакуум, удерживающий банку на земле. Таким образом, в сумме, банка всегда видит плавучую силу.

Карл Виттофт
источник
1
«идеальная печать на стол». Как, скажем, на
присоске
@joojaa именно это
Карл Виттофт
1
@ CarlWitthoft Я удалил его, так как не смог понять других - удалил его сейчас. Вы сделали это лучше с помощью плавучей силы.
Солнечный Майк
1
«Пока плотность банки меньше плотности окружающей жидкости, она будет испытывать подъемную силу». Это должно быть правдой, только если все стороны действительно испытывают гидростатическую силу. Насколько я могу судить, суть вопроса такова; «что произойдет, если вы не допустите никакой жидкости». Похоже, что это не относится к этому конкретному случаю, или, по крайней мере, не убедительно, за исключением того, что оно будет работать именно так.
JMac
1

Этот вопрос теоретический / академический крайний случай.

Тело в воде будет испытывать две силы:

  1. Давление, действующее на все поверхности, соприкасающиеся с водой
  2. Гравитация действует на массу тела

Статья о плавучести в Википедии очень хорошо объясняет, как устроены следующие уравнения. Эта статья также дает определение плавучести как:

В физике плавучесть или движение вверх - это сила, направленная вверх, оказываемая жидкостью, которая противостоит весу погруженного объекта.

(Читатель должен решить, погружено ли тело на земле.)

Сила плавучести, , может быть рассчитана путем интегрирования напряжения (здесь: давление), по всей поверхности, , тела:FBσA

FB=σdA

Для погруженного тела можно использовать теорему Гаусса . Это означает, что можно заменить интеграл площади интегралом объема. Однако в этом краевом случае аэроинтеграл тела не является «замкнутым». Поскольку банка находится на земле, на нижней стороне банки нет воды (давления) (см. Также объяснение в Physics.SE 1 , 2 ).

Для краевого случая это означает, что тело имеет контакт с землей, поэтому невозможно использовать уравнение, основанное на интеграле объема:

FB=ρVdisplacedg

Единственный способ вычислить силу плавучести - это интегрировать векторы давления на поверхности тела.
Это означает, что для идеальной ровной поверхности и идеальной банки aera-интеграл становится:

FB=pattopofcanAtop

Чистая сила (плавучесть и сила тяжести):

Fnet=pattopofcanAtopmcang

Вопрос о том, следует ли называть в этом случае плавучестью, необходимо обсудить.FB

Очень похожим эффектом являются термики . Когда солнечный свет воюет с воздухом на земле, его плотность уменьшается, так как с вашим объектом под водой у вас нет восходящей силы (давления), потому что нет ничего ниже пузырька военного воздуха с более высокой плотностью. Вам нужна помеха, если эта стабильная система доставляет жидкость с более высокой плотностью под область с низкой плотностью, чтобы получить плавучесть. Следующий рисунок отсюда иллюстрирует эти шаги. картина термиков

rul30
источник
Не согласен - единственное, что удерживает банку на земле («гордый» в военно-морском смысле), - это вакуумная сила. Пока плотность банки меньше плотности окружающей жидкости, она будет испытывать подъемную силу.
Карл Виттофт
@CarlWitthoft, пожалуйста, обратите внимание, что вопрос для самого теоретического крайнего случая, что под банкой нет воды.
июля
1
@ rul30 ваши аргументы не имеют никакого смысла! Чистая разница между гравитационной силой вниз и результирующим гидростатическим давлением является «плавучестью». Когда объект на поверхности радостно покачивается, плавучести нет. Если объект нагнетается над поверхностью, гравитация побеждает, если он нагнетается ниже, плавучесть побеждает, пока обе силы не равны. Любое предположение о том, что плавучий объект, прилипший ко дну пруда, не испытывает никакой плавучести, является бессмысленным! - Дональд Гибсон 31 января в 2:26
Дональд Гибсон
1
Я немного обеспокоен тем, что этот ответ, похоже, по-прежнему получает отрицательные отзывы, хотя он единственный, который, кажется, напрямую касается поставленной цели.
JMac
1
@CarlWitthoft Что такое "вакуумная сила"? Сила, которую вы получаете, когда к чему-либо применяется вакуум, заключается в том, что в этом месте нет давления; и давление везде Сам вакуум не является источником силы. Причина, по которой он не плавает, в том, что вы избавляетесь от гидростатического давления ниже; вызывая изменение баланса давления; которая теперь обращена вниз, а не вверх, которую вы обычно получаете с закрытой поверхностью под гидростатическим давлением.
JMac