Tegyen fel egy hajót a felszínre
Folyadékok
Egy hajó egy bizonyos mélységben elsüllyedt, megpróbáljuk felszínre hozni, levegőt fecskendezve a benne lévő víz kiszorításához. A hajó akkor kezd felkapaszkodni, amikor a tolóerő megegyezik a tömeggel. Kiszámítjuk a légköri nyomáson mért levegő térfogatát és tömegét, amelyet kompresszor vezérel. Kiszámítjuk azt a távolságot is, amelyet a hajó alulról megtesz, amíg a víz felszínén úszik.
Fizikai alapismeretek
Vegyünk egy olyan hajót, amely négyszögletes doboz (parallepiped) alakú, 10 m magas és szakaszon 280 m 2 .
- Az elsüllyedt hajó
A hajó akkor kezd lebegni, amikor a hajó súlya megegyezik a tolóerővel. A tolóerő a kiszorított víz térfogatának súlya
Ahol r a tengervíz sűrűsége (1000 kg/m 3 -et veszünk fel), bár valamivel nagyobb, mint az édesvízé, - a hajó alapterülete, és x a hajó légmagassága, az ábrán sárga színnel.
Példa: 863 Tm hajó esetén a x megközelítőleg 3,08 m. Ami 862 m 3 légmennyiségnek felel meg (a hajó tövének területe 280 m 2)
A légnyomás lesz
Hol Y a mélység, és h a hajó magassága (10 m). Y = 26 m mélység esetén a nyomás megegyezik o= 287000 Pa. És az általunk kiszámított levegő térfogata V = 862 m 3
A kompresszor által szolgáltatott levegő megközelítőleg megegyezik azzal, amelyet a sűrített levegő atmoszférikus nyomáson (p0 = 10 5 Pa) ugyanazon a hőmérsékleten foglalna el a csónakban.
V0 = 2475 m 3 légtérfogatot kapunk. A kompresszor e térfogat pumpálásához szükséges idő az áramlási sebességtől függ. Ha az áramlási sebesség 1000 m 3/perc, akkor 2,5 percet vesz igénybe.
Kiszámíthatjuk az ebben a térfogatban lévő levegő tömegét is szobahőmérsékleten (300є K)
hol M a levegő molekulatömege 28,9 g/mol. 2867 kg-ot kap, ami kis tömeg a hajó tömegéhez képest 863 Tm = 863000 kg.
- Felszínre emelkedik