3학년 과학 도서의 수상 자전거 단답형 문제에는 어떤 지식이 사용되나요?

캐나다에서 탄생한 수상 사이클링입니다. 시트 높이 조절이 가능하며, 핸들바는 페달을 앞뒤로 밀기 쉽습니다. 앞으로 또는 뒤로 자유롭게 이동할 수 있습니다. 피곤함을 느끼면 발을 멈추고 물 위에 "정지"할 수 있으며 이는 매우 여유롭고 만족스럽습니다. 그 원리는 부력의 원리를 이용하는 것입니다.

부력이란 유체(액체와 기체 포함)에 있는 물체의 각 표면에 작용하는 유체(액체와 기체)의 압력 차이(합력)를 말합니다. 기원전 245년 아르키메데스는 부력의 원리를 발견했습니다. 부력의 정의는 F float = G 행(즉, 액체나 기체에 담긴 물체는 수직 상향 부력을 받게 되는데, 이는 물체가 가라앉을 때 변위된 액체의 중력과 동일하다.)라고도 한다. 아르키메데스의 원리), 계산을 사용하여 F 플로트 = ρ 액체 gV 배출(ρ 액체: 액체 밀도, 단위 킬로그램/입방미터, g: 질량에 대한 중력 비율 g = 9.8N/kg)을 추론할 수 있습니다. 대략적인 계산에서 g는 10N/kg, 단위 뉴턴, V 행: 치환된 액체의 부피, 단위 입방미터로 간주할 수 있습니다. 액체의 부력은 기체에도 적용됩니다.

부력의 방향 : 중력의 반대 방향, 수직 위쪽.

부력의 이유: 액체나 기체에 담긴 물체는 액체나 기체에 의해 물체에 가해지는 위쪽과 아래쪽의 압력 차이를 받습니다.

액체 속 물체의 아랫면의 압력이 액체 속 물체의 윗면의 압력보다 크기 때문에 합력은 위쪽으로 F - 아래쪽으로 F가 되기 때문입니다. 액체 내부의 모든 방향에서 압력이 작용하면 물체의 윗면은 액체로부터 아래쪽으로 압력을 받고, 물체의 아랫면은 액체로부터 위쪽으로 압력을 받습니다. 같은 종류의 액체에서는 깊이가 깊을수록 압력도 크기 때문에 물체의 아랫면의 압력이 물체의 윗면의 압력보다 명백히 크기 때문에 F up - F down이 됩니다. (이론적 도출).

부력이 작용하는 지점을 부력중심이라고 합니다. 부력의 중심은 변위된 액체 부피의 중심과 분명히 일치합니다.

액체에 담근 큐브를 이용하면 부력의 원인을 분석할 수 있다. 시스템에 완전히 잠긴 물체는 모든 방향에서 액체의 압력을 받게 되며, 이는 깊이에 따라 증가합니다. 따라서 이 입방체의 앞면, 뒷면, 왼쪽, 오른쪽, 위쪽 및 아래쪽은 모두 액체의 압력을 받습니다. 왼쪽과 오른쪽에 작용하는 힘은 서로 대응하고, 면적도 동일하며, 액체 속에서는 같은 깊이에 있기 때문에 양쪽에 가해지는 압력의 크기는 같고 방향은 반대이다. 두 힘이 서로 균형을 이룬다. 마찬가지로 앞면과 뒷면에 작용하는 압력도 서로 균형을 이룬다. 그러나 액체의 윗면과 아랫면의 깊이가 동일하지 않기 때문에 받는 압력도 동일합니다. 상단의 압력은 작고 하단의 압력은 강하며 하단의 상향 압력은 상단의 하향 압력보다 큽니다. 액체와 물체 사이의 압력 차이는 물체에 대한 액체의 부력입니다. 이 힘은 물체가 밀어낸 액체의 무게와 같습니다.

부체의 상단 인터페이스가 액체와 접촉하지 않으면 하단 인터페이스에 작용하는 상향 압력만이 부력을 생성합니다. 용기 바닥에 있는 물체의 경우 이러한 현상은 흔하지 않습니다. 그 이유는 그 사이에 매우 얇은 액체막이 있으면 압력이 전달될 수 있고, 바닥면에는 위쪽으로 압력이 가해지기 때문입니다. 물체의 윗면과 아랫면 사이의 압력 차이로 물체는 부력을 받게 됩니다.

부력의 원리를 아르키메데스의 원리라고 부르는 이유는 무엇인가요?

기원전 245년, 헤르논 왕은 아르키메데스(Αρχιμ?δη?)에게 왕관을 확인하라고 명령했습니다. 히에론 왕은 순금 왕관을 만들기 위해 금 세공인에게 금 조각을 주었습니다. 완성된 왕관은 원래의 금만큼 무거웠지만, 왕은 금세공인이 그것을 은과 섞은 것이라고 의심했습니다.

그는 아르키메데스에게 그 왕관이 순금인지 확인하라고 명령했지만, 왕관을 파괴하는 것은 허락되지 않았다. 당시에는 이것이 불가능해 보였습니다. 욕실에서 아르키메데스는 자신의 팔이 수면 위로 올라가는 것을 발견했습니다. 이때 그의 머릿속에는 막연한 생각이 떠올랐다. 그는 팔을 물에 완전히 담그고 몸 전체를 이완시켰다. 이때 그의 팔은 다시 수면 위로 떠올랐다.

일어나면 욕조 주변의 수위가 낮아지고, 다시 앉으면 욕조의 수위가 다시 높아집니다.

욕조에 누우니 수위가 높아지고 몸이 가벼워졌다. 그가 일어서자 수위가 낮아지고 몸이 무거워졌습니다. 그를 더 가벼워지게 만든 것은 그의 몸에 있는 물의 위쪽 부력 때문이었을 것입니다.

거의 비슷한 크기의 돌과 나무 블록을 동시에 욕조에 넣고 물에 담갔다.

돌은 물 속으로 가라앉았으나 점점 가벼워지는 것을 느낄 수 있었습니다. 게다가 블록을 물에 완전히 담그려면 블록을 눌러야 했습니다. 이는 가라앉는 경우 부력은 물체의 질량이 아니라 물체의 변위(물체의 부피)와 관련이 있음을 보여줍니다. 물 속에서 물체가 얼마나 무거워지는지는 같은 질량의 밀도(물체의 단위 부피당 질량)와 관련이 있습니다.

아르키메데스는 깜짝 놀라 "Ε?ρτκα, ε?ρhnκα!"라고 외치며 집으로 달려갔다.

아르키메데스는 왕의 문제에 대한 해결책을 찾았습니다. 문제의 핵심은 밀도였습니다. 크라운에 은이 포함되어 있으면 밀도가 달라집니다. 무게가 같으면 크라운의 부피가 달라집니다.

왕관과 같은 무게의 금을 물에 넣으면 금관에서 배출되는 물의 양이 금보다 많아 은이 섞여 있음을 알 수 있다.

가장 중요한 것은 아르키메데스가 부력의 원리를 발견했다는 것이다. 즉, 물체에 작용하는 물의 부력은 물체가 밀어낸 물의 중력과 같다는 것이다. 즉, F 부력 = ρ 액체 gV 변위.

여러분의 궁금증을 해소하는데 도움이 되었으면 좋겠습니다.