Fizika · Mexanika · 10-sinf

Kema nega cho‘kmaydi?

Po‘lat kema suzadi, po‘lat mix esa cho‘kadi — nega?

Vaziyat

Bir tonna po‘latdan yasalgan kema suvda bemalol suzadi, kichkina po‘lat mix esa darhol cho‘kadi. Muz bo‘lagi suzadi, lekin uning katta qismi suv ostida yashirinadi. Idishga turli jismlarni tushirib, suyuqlik ularni qanday kuch bilan itarishini o‘lchang — keyin po‘lat barjani yuk bilan to‘ldirib, qachon cho‘kishini toping.

Mavzu

Arximed kuchi va suzish shartlari. Yuk kemasi, muz bo‘lagi va po‘lat mix

Asosiy tushunchalar

Arximed kuchi
Zichlik
Suzish shartlari

Formulalar

F_{A} = ρ_{s} g V_{b}

Arximed kuchi: suyuqlik (yoki gaz) zichligi × $g$ × jismning botgan qismi hajmi.

m g = ρ_{j} g V, ρ_{j} = ρ_{s} \frac{P_{1}}{P_{1} - P_{2}}

Jismning og‘irlik kuchi. Gidrostatik tortish: $P_{1}$ — havoda, $P_{2}$ — suyuqlikka to‘liq botganda dinamometr ko‘rsatkichi.

\frac{V_{b}}{V} = \frac{ρ_{j}}{ρ_{s}}

Suzayotgan jismning botgan ulushi (muvozanatda $F_{A} = m g$ ).

Δ h = \frac{V_{b}}{S_{i d i s h}}

Idishdagi suyuqlik sathi siqib chiqarilgan hajm hisobiga ko‘tariladi.

d = \frac{m_{k o r p u s} + m_{y u k}}{ρ_{s} L B}

Barjaning cho‘kish chuqurligi (osadka). $d$ bort balandligidan oshsa — kema cho‘kadi.

Nazariya

Kuch qayerdan keladi?

Suyuqlik bosimi chuqurlik bilan ortadi: $p = ρ g h$ . Jismning pastki yuzasiga yuqoridagidan kattaroq bosim ta’sir qiladi — bosimlar farqi jismni yuqoriga itaradi. Bu Arximed kuchi va u faqat botgan hajmga bog‘liq, jism nimadan yasalganiga emas.

Suzish sharti

Jism zichligi suyuqlik zichligidan kichik bo‘lsa ( $ρ_{j} < ρ_{s}$ ), u shunchalik botadiki, siqib chiqarilgan suyuqlik og‘irligi jism og‘irligiga teng bo‘ladi. Katta bo‘lsa — botgan to‘liq hajm ham yetmaydi va jism cho‘kadi; tubida unga tayanch reaksiyasi $N = m g - F_{A}$ ta’sir qiladi.

Po‘lat kema nega suzadi?

Kema korpusi ichi bo‘sh: uning o‘rtacha zichligi (po‘lat + yuk + ichidagi havo) suvnikidan kichik. Yuk qo‘shilgan sari kema chuqurroq botadi. Suv bortdan oshib kirsa, ichidagi havo o‘rnini suv egallaydi, o‘rtacha zichlik po‘latnikiga yaqinlashadi — kema cho‘kadi.

Daryo va dengiz

Dengiz suvi tuzli va zichroq (≈ 1025 kg/m³). Shuning uchun bir xil yuk bilan kema dengizda biroz yuqoriroq suzadi. Kema bortidagi yuk chizig‘i belgisida chuchuk suv (F) chizig‘i dengiz (S) chizig‘idan yuqoriroq chiziladi.

Havoda ham Arximed kuchi

Arximed qonuni gazlar uchun ham o‘rinli: havoda har bir jismga $F_{A} = ρ_{h} g V$ itaruvchi kuch ta’sir qiladi ( $ρ_{h} \approx 1,2$ kg/m³). Odatda u juda kichik — 15 sm li kub uchun ≈ 0,04 N (HUD dagi «havoning itarishi»). Lekin o‘rtacha zichligi havonikidan kichik jism ko‘tariladi: geliy to‘ldirilgan 1 m³ shar taxminan 1 kg yuk ko‘tara oladi ( $1,2 - 0,17$ kg/m³), issiq havo shari esa ichidagi havo isitilib siyraklashgani hisobiga uchadi. Suv va havo transporti suzish shartiga tayanadi: kemalar, suv osti kemalari (ballast sisternalariga suv olib yoki ularni havo bilan bo‘shatib, o‘rtacha zichligini o‘zgartiradi), aerostatlar va dirijabllar.

Gidrostatik tortish (laboratoriya)

Jismni dinamometrga osib, avval havoda ( $P_{1} \approx m g$ ), keyin suyuqlikka to‘liq botirib ( $P_{2} = m g - ρ_{s} g V$ ) tortamiz. Farq — Arximed kuchi: $P_{1} - P_{2} = ρ_{s} g V$ ; bundan jism hajmi, so‘ng zichligi: $ρ_{j} = ρ_{s} P_{1} / (P_{1} - P_{2})$ . Usul shakli noto‘g‘ri va kichik jismlar uchun ham aniq — menzurka kerak emas. «Gidrostatik tortish» rejimida «Sirli qotishma» kubining zichligini shu usulda toping. Jism idish tubiga va devoriga tegmasin; havoning itarishi metallar uchun og‘irlikning ≈ 0,01–0,05 % i — uni hisobga olmasa ham bo‘ladi.

Bilasizmi?

Aysberg dengiz suvida suzadi: $917 / 1025 \approx 0,9$ — uning taxminan 90 % qismi suv ostida bo‘ladi.
Kemalardagi yuk chizig‘i belgisi ingliz parlament a’zosi Semyuel Plimsoll nomi bilan ataladi: 1876-yilgi Britaniya savdo kemachiligi qonuni bu belgini majburiy qildi.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Fizika tarixi: Beruniy, Ulug‘bek — 7-sinf
Vektorlar va harakat nisbiyligi — 7-sinf
Aylanma harakat: velosiped — 7-sinf
Paskal qonuni va gidravlika — 7-sinf
Elastiklik va deformatsiya — 9-sinf
Oddiy mexanizmlar: richag, blok — 10-sinf
Basketbol: jarima to‘pi — 10-sinf
Impuls va uning saqlanishi — 10-sinf
Qiya burilish — 10-sinf
Og‘irlik markazi va muvozanat — 10-sinf