Un oggetto sul fondo del mare sperimenterebbe ancora il galleggiamento? [chiuso]


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Quindi capisco che la galleggiabilità si verifica perché il fluido esercita una maggiore quantità di pressione da sotto un oggetto rispetto a sopra, come in questa immagine inserisci qui la descrizione dell'immagine

Quindi la mia domanda è: cosa succede se l'oggetto viene forzato sul fondo del contenitore, in modo che non vi sia alcun liquido al di sotto. La logica è che se non c'è fluido sotto, non c'è nulla che lo spinga verso l'alto. Quindi, quell'oggetto sperimenterebbe ancora il galleggiamento? Se si, perché?

modifica: interessante vedere alcune risposte in disaccordo tra loro. Una cosa da notare - secondo il mio manuale, la galleggiabilità è una forza che si verifica a causa della pressione idrostatica - non ha nulla a che fare con la densità degli oggetti. Quindi quelli che dicono allora potranno sperimentare il galleggiamento perché è meno denso, sbaglio, non è il galleggiamento.


Questa è un'ottima domanda! Per la mia risposta ho supposto che la lattina di fagioli galleggiasse nell'acqua (esperienza di galleggiamento). E stai chiedendo il caso limite per cui il contenitore viene premuto prima a terra.
1818

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sì, è di questo che sto parlando
M. Wother,


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Sto votando per chiudere questa domanda come fuori tema perché sembra riguardare un caso teorico limite di leggi fisiche, e sarebbe più appropriato sullo scambio di stack di fisica (dove è un duplicato). La domanda posta non sembra focalizzata su applicazioni del mondo reale o aspetti ingegneristici della domanda.
JMac,

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I commenti non sono per una discussione estesa; questa conversazione è stata spostata in chat .
Air

Risposte:


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Sì, la tua lattina avrà ancora galleggiabilità quando è immersa nella parte inferiore.

Indipendentemente dalla profondità di immersione, qualsiasi oggetto perderà un peso pari al peso dell'acqua che ha spostato, anche se tenuto sul fondo. Confondi la pressione idrostatica con la galleggiabilità.

La pressione idrostatica aumenterà con la profondità, al punto che potrebbe persino schiacciare la lattina. Ma la galleggiabilità esercitata dall'acqua sulla lattina rimane più o meno la stessa, perché l'acqua è quasi incomprimibile, quindi la sua densità è più o meno la stessa in acque poco profonde e profonde. Quindi l'acqua spostata peserà lo stesso sul fondo e la galleggiabilità che causerebbe sarebbe la stessa.


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Perché i downvotes?
Wossname

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Triste riflessione sulla qualità del sito. La galleggiabilità accade anche a un pezzo di cemento disegnato per essere sommerso per sempre e fungendo da moncone per un ponte. Sottrarrai il peso dell'acqua per calcolare i carichi di fondazione.
Kamran,

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100% corretto. La differenza netta tra la forza gravitazionale verso il basso e la risultante pressione idrostatica è "galleggiamento". Quando l'oggetto è in superficie che fluttua felicemente, non c'è galleggiabilità. Se l'oggetto viene forzato sopra la superficie, la gravità vince, se viene forzato sotto, la galleggiabilità vince fino a quando entrambe le forze sono uguali. Qualsiasi suggerimento che l'oggetto galleggiante galleggia sul fondo dello stagno non sperimenta galleggiabilità è una sciocchezza!
Donald Gibson,

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C'è un problema con questa analisi, che sembra ignorare il punto della domanda. La forza idrostatica esiste sul fondo quando non c'è acqua sotto di essa? Questo in realtà non sembra affrontarlo, e dice semplicemente "la galleggiabilità è la stessa perché la differenza nella pressione idrostatica è la stessa"; ma non si affronta il caso limite su cui si concentra questa domanda; il caso in cui non c'è acqua sotto. Non spieghi come potresti manifestare una pressione idrostatica senza alcun liquido in primo luogo.
JMac,

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@AsymLabs Stai descrivendo la matematica alla base dell'assetto; ma ignorando il motivo per cui si manifesta. La galleggiabilità esiste a causa dell'equilibrio delle forze idrostatiche su un oggetto; e l'aumento della pressione a una profondità maggiore. Per qualsiasi superficie chiusa influenzata dalla forza idrostatica; otteniamo una galleggiabilità totale sul corpo. Nel caso di un oggetto con superfici rimosse dal contatto idrostatico con il fluido; non è più una superficie chiusa su cui agisce la pressione; e quindi la galleggiabilità non può essere ingenuamente applicata allo stesso modo di un oggetto sommerso.
JMac,

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Sì, lo spazio che occupa l'oggetto è più leggero del fluido che lo circonda, quindi vuole sollevarsi.

Come spingere una palla sul fondo del bagno: rimane lì?

Modifica: per coloro che dicono che la forma della palla fa la differenza: provala con un cubo cavo di plastica (riempito d'aria) in modo che il cubo possa appoggiarsi in superficie ...


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non è così facile, la domanda riguarda una lattina, data una lattina "perfetta" non ci sarebbe forza di pressione verso l'alto. Il tuo esempio con una palla è davvero ciò che fa la differenza. Perché una palla tocca solo il fondo con una piccola area.
regola

@ rul30 provalo con un cubo di plastica vuoto poi ...
Mike solare

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come menziona la regola 30 - Sto parlando di una forma teoricamente perfetta e di uno scenario teorico. Tutti gli oggetti di uso quotidiano hanno alcuni piccoli buchi, canali e cose (
suppongo

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Bene, che differenza fa? Secondo il mio libro di testo, la forza di galleggiamento non ha nulla a che fare con la densità dell'oggetto, solo il suo volume
M. Wother

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@ M.Wother Se lo stai leggendo correttamente, il tuo libro di testo è sbagliato. è la massa per un dato volume dell'oggetto rispetto alla massa del liquido circostante per lo stesso volume che determina se un oggetto affonda o aumenta - la massa per volume è la definizione di densità.
AsymLabs

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Non sono sicuro del motivo per cui SolarMike abbia eliminato la sua risposta. L'unica cosa che tiene la lattina a terra ("orgogliosa" in termini navali) è la forza del vuoto, cioè la stessa pressione che ti impedisce di sollevare la lattina da un tavolo se c'è un sigillo perfetto sul tavolo.
Finché la densità della lattina è inferiore a quella del fluido circostante sperimenterà una forza di spinta. Non confondere una forza esistente con la forza netta . Una volta che c'è un canale per consentire all'acqua di fluire sotto la lattina, la pressione delta dell'acqua in profondità farà sì che la lattina salga in superficie. (È una questione di pressione vs. profondità, non di densità). Come mostrato nella pagina di Wikipedia, la pressione nella parte inferiore della lattina (pressione dell'acqua) è maggiore di quella nella parte superiore della lattina, costringendo così la lattina a salire. Questo differenziale di pressione esiste anche quando la lattina è orgogliosa; è solo la mancanza di pressione che risulterebbe se si formasse un vuoto lì che tiene la lattina a terra. Quindi, in breve, la lattina vede sempre una forza galleggiante.


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"sigillo perfetto per il tavolo." Come dire una ventosa
joojaa

@joojaa esattamente questo
Carl Witthoft il

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@CarlWitthoft L'ho eliminato perché non riuscivo a far capire agli altri - l'ho cancellato ora. Hai migliorato il punto con la forza di galleggiamento.
Solar Mike


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"Finché la densità della lattina è inferiore a quella del fluido circostante sperimenterà una forza di spinta." Questo dovrebbe essere vero solo se tutte le parti sperimentano effettivamente una forza idrostatica. Per quanto ne so, il punto della domanda è; "cosa succede se non si consente alcun liquido lì". Questo non sembra affrontare quel caso specifico, o almeno non in modo convincente al di là del solo affermare che funzionerebbe in quel modo.
JMac,

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Questa domanda è un caso teorico / accademico.

Un corpo nell'acqua sperimenterà due forze:

  1. Pressione che agisce su tutte le superfici a contatto con l'acqua
  2. Gravità che agisce sulla massa del corpo

L'articolo sulla galleggiabilità di Wikipedia spiega molto bene come sono impostate le seguenti equazioni. Questo articolo fornisce anche la definizione di galleggiabilità come:

In fisica, galleggiamento o spinta verso l' alto , è una forza verso l' alto esercitata da un fluido che si oppone al peso di un oggetto immerso.

(Il lettore deve decidere se un corpo a terra è ancora immerso.)

FBσA

FB=σdA

Per un corpo immerso, puoi usare il teorema di Gauss . Ciò significa che si può sostituire l'integrale di area con un integrale di volume. Tuttavia, in questo caso limite l'integrale aera del corpo non è "chiuso". Poiché la lattina si trova a terra non c'è acqua (pressione) sul lato inferiore della lattina (vedere anche la spiegazione sopra in Physics.SE 1 , 2 ).

Ciò significa che per il caso limite, che il corpo ha un contatto con il suolo non è possibile usare l'equazione basata sull'integrale del volume:

FB=ρVdisplacedg

L'unico modo per calcolare la forza di galleggiamento è integrare i vettori di pressione sulla superficie del corpo.
Ciò significa che per un terreno piano perfetto e una lattina perfetta l'integrale aera diventa:

FB=pattopofcanAtop

La forza netta (galleggiabilità e forza gravitazionale) è:

Fnet=pattopofcanAtopmcang

FB

Un effetto molto simile sono i termici . Quando la luce del sole guasta l'aria sul terreno, la sua densità diminuisce come con il tuo oggetto sott'acqua non hai una forza verso l'alto (pressione) perché non c'è nulla sotto la bolla dell'aria di guerra con una densità maggiore. Hai bisogno di un disturbo se questo sistema stabile, che porta del fluido a densità più alta sotto l'area a bassa densità, al fine di ottenere la galleggiabilità. La seguente figura da qui illustra questi passaggi. foto di termiche


Non sono d'accordo - l'unica cosa che tiene la lattina a terra ("orgogliosa" in termini navali) è la forza del vuoto. Finché la densità della lattina è inferiore a quella del fluido circostante sperimenterà una forza di spinta.
Carl Witthoft,

@CarlWitthoft, per favore, osserva che la domanda è per il caso molto teorico che non c'è acqua sotto la lattina.
1818

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@ rul30 i tuoi argomenti non hanno alcun senso! La differenza netta tra la forza gravitazionale verso il basso e la risultante pressione idrostatica è "galleggiamento". Quando l'oggetto è in superficie che fluttua felicemente, non c'è galleggiabilità. Se l'oggetto viene forzato sopra la superficie, la gravità vince, se viene forzato sotto, la galleggiabilità vince fino a quando entrambe le forze sono uguali. Qualsiasi suggerimento che l'oggetto galleggiante galleggia sul fondo dello stagno non sperimenta galleggiabilità è una sciocchezza! - Donald Gibson 31 gennaio alle 2:26
Donald Gibson

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Sono un po 'preoccupato che questa risposta sembri ancora ottenere voti negativi, anche se è l'unica che sembra affrontare direttamente il punto sollevato.
JMac,

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@CarlWitthoft Che cos'è la "forza del vuoto"? La forza che ottieni quando viene applicato un vuoto a qualcosa è perché non c'è pressione in quella posizione; e pressione ovunque. Il vuoto stesso non è da dove viene fornita la forza. Il motivo per cui non galleggia è perché ti sbarazzi della pressione idrostatica sottostante; causando un cambiamento nel bilanciamento della pressione; che ora è rivolto verso il basso anziché verso l'alto, di solito con una superficie chiusa a pressione idrostatica.
JMac,
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