변위(유체)

Displacement (fluid)
(a) 물체에 잠기기 전과 (b)물체에 잠긴 후의 변위에 의한 체적 측정.실린더에서 액체가 상승하는 양(δV)은 물체의 부피와 동일합니다.

유체역학에서, 변위는 물체가 유체에 많이 담가져 방해가 되지 않게 밀어내고 그 자리를 차지할 때 발생합니다.그러면 교체된 유체의 부피를 측정할 수 있으며, 이를 통해 침지된 물체의 부피를 추정할 수 있습니다. 침지된 물체의 부피는 교체된 유체의 부피와 정확히 동일합니다.

가라앉은 물체는 물체의 부피와 같은 양의 유체를 변위시킵니다.따라서 부력은 아르키메데스의 원리를 통해 표현되는데, 아르키메데스의 원리는 물체의 무게에 유체의 밀도를 곱한 양을 곱한 것이다.물체의 무게가 이 변위된 양보다 작으면 물체는 떠다니고, 많으면 가라앉습니다.대체된 유체의 양은 (아르키메데스의 원리를 통해) 그 부피와 직접적으로 관련이 있다.

물체의 침하(완전 침수)의 경우 물체의 부피가 변위됩니다.물체가 부유하는 경우, 이동되는 유체의 양은 이동되는 물체와 무게가 같아집니다.

변위 적용

이 방법은 형태가 규칙적이지 않더라도 솔리드 객체의 볼륨을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.이러한 측정에는 여러 가지 방법이 있다.하나의 경우, 물체가 액체(일반적으로 물)에 침지됨에 따라 액체 레벨의 증가가 기록된다.두 번째 경우, 물체는 액체가 가득 찬 용기(오버플로 캔이라고 함)에 담가져 넘치게 된다.그런 다음 흘린 액체를 모아 그 양을 측정합니다.세 번째 경우에는 액체 표면 아래에 물체를 매달아 용기의 중량 증가를 측정한다.무게의 증가는 물체에 의해 변위되는 액체의 양과 같으며, 이는 부유 물체의 부피에서 [1]액체의 밀도를 곱한 것과 같다.

아르키메데스의 원리의 개념은 [2]유체에 담근 물체가 물체에 의해 옮겨진 유체의 무게와 동일한 힘에 의해 부상한다는 것이다.대체된 유체의 무게는 수학적으로 구할 수 있다.치환된 유체의 질량은 밀도와 부피, m = µV로 나타낼 수 있다.교체된 유체의 무게는 W = mg이며, 여기서 g는 중력에 의한 가속도입니다.따라서 치환된 유체의 중량은 W = µVg로 표시할 수 있다.

물체나 물질의 중량은 실린더에 충분히 부력이 있는 용기를 띄우고 수위를 기록함으로써 측정할 수 있다.용기에 물체나 물질을 넣은 후에는 수위 부피의 차이가 물체의 무게와 같아집니다.

도 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Hughes, Stephen W. (2005). "Archimedes revisited: a faster, better, cheaper method of accurately measuring the volume of small objects". Physics Education. 40 (5): 468–474. Bibcode:2005PhyEd..40..468H. CiteSeerX 10.1.1.426.6138. doi:10.1088/0031-9120/40/5/008.
  2. ^ "What is buoyant force?".