힘 이해
* 부력 : 물체가 물 (물과 같은)에 잠기면 부력이라고 불리는 상향 힘을 경험합니다. 이 힘은 물체에 의해 변위되는 유체의 무게와 같습니다.
* 중력 : 공은 중력에 의해 아래쪽으로 당겨지며, 이는 무게와 같습니다.
힘 계산
1. 부력을 계산합니다 :
* 볼의 볼륨 : 구의 부피에 대한 공식을 사용하여 볼의 부피를 계산하십시오. (4/3) πr³, 여기서 'r'은 볼의 반경입니다.
* 물의 밀도 : 물의 밀도는 약 1000kg/m³입니다.
* 부력 힘 =볼의 부피 * 물의 밀도 * 중력으로 인한 가속도 (g =9.8 m/s²)
2. 공의 무게를 계산하십시오 :
* 공의 질량 : 공의 질량을 찾으십시오 (일반적으로 문제에 주어진).
* 무게 =중력으로 인한 공의 질량 * 중력으로 인한 가속도 (g =9.8 m/s²)
3. 힘이 필요하다 :
* 공을 수중에 잡는 데 필요한 힘은 공의 무게와 부력의 힘의 차이입니다.
예
다음과 함께 공이 있다고 가정 해 봅시다.
* 반경 : 0.1 미터 (10cm)
* 질량 : 0.5 kg
1. 부력 :
* 볼륨 : (4/3) π (0.1 m) ³ ≈ 0.00419 m³
* 부력 : (0.00419 m³) * (1000 kg/m³) * (9.8 m/s²) ≈ 41.1 n (Newtons)
2. 공의 무게 :
* 무게 : (0.5 kg) * (9.8 m/s²) ≈ 4.9 n
3. 힘이 필요하다 :
* 힘이 필요 : 4.9 N (무게) -41.1 N (부력 힘) =-36.2 N
결과 : 수중 공을 유지하는 데 필요한 힘은 -36.2 N입니다. 부정적인 부호는 부력에 대응하고 공을 잠긴 상태로 유지하기 위해 상향 힘을 가해야 함을 나타냅니다.
중요한 참고 : 부력이 공의 무게보다 크면 공이 표면으로 떠 다니게됩니다.
