Hvilke kræfter handler på en kugle, der synker i vand?

1. Tyngdekraft (FG): Denne styrke trækker bolden nedad mod jordens centrum. Dens størrelse beregnes som:

* fg =mg , hvor:

* m er massen af ​​bolden

* g er accelerationen på grund af tyngdekraften (ca. 9,8 m/s²)

2. Opdrift (FB): Denne styrke handler opad og modsætter sig tyngdekraften. Det er forårsaget af trykforskellen mellem toppen og bunden af ​​bolden, der opstår fra vægten af ​​det vand, der er fordrevet af bolden. Dens størrelse beregnes som:

* fb =ρvg , hvor:

* ρ er densiteten af ​​vandet

* v er volumen af ​​kuglen nedsænket i vand

* g er accelerationen på grund af tyngdekraften

3. Træk (FD): Denne styrke er imod kuglenes bevægelse gennem vandet og virker i den modsatte retning af kuglens hastighed. Det er forårsaget af friktionen mellem kuglens overflade og vandmolekylerne. Størrelsen af ​​træk afhænger af faktorer som boldens form, størrelse, hastighed og vandets viskositet.

4. Kuglens vægt (W): Dette er den kraft, der udøves af bolden på grund af sin egen masse. Det er i det væsentlige det samme som tyngdekraften, der virker på bolden.

Sådan fungerer disse kræfter sammen:

* Når bolden synker, er tyngdekraften stærkere end kraften i opdrift. Dette betyder, at nettokraften, der virker på bolden, er nedad, hvilket får den til at accelerere nedad.

* trækkraften vil stige, når kuglens hastighed øges. Til sidst vil trækkraften og kraften af ​​opdrift afbalancere tyngdekraften, hvilket får bolden til at nå en konstant synkende hastighed (terminalhastighed).

Det er vigtigt at bemærke, at den nøjagtige størrelse af hver kraft afhænger af de specifikke egenskaber ved kuglen (som dens masse, volumen og form) og vandet (som dets densitet og viskositet).