علت شناوری را از اختلاف فشار بفهم
فشار شاره با عمق تغییر میکند؛ بنابراین نیروی وارد بر بخش پایین جسم میتواند از نیروی بخش بالاتر بیشتر باشد. برآیند نیروهای فشاری شاره، نیروی شناوری رو به بالا را میسازد.
چگالی شاره ρ | حجم جابهجاشده V | g | نیروی شناوری | وزن جسم | وضعیت حرکت
حجم جسم را با حجم جابهجاشده یکی نگیر
در رابطهٔ اصل ارشمیدس، حجم شارهٔ جابهجاشده وارد میشود. برای جسم کاملاً غوطهور این حجم با حجم بخش غوطهور جسم برابر است؛ برای جسم شناور، فقط حجم قسمت فرو رفته را به کار ببر.
ابتدا نمودار جسم آزاد بکش
وزن را رو به پایین و نیروی شناوری را رو به بالا رسم کن. اگر نخ، تکیهگاه یا تماس دیگری وجود دارد، نیروی آن را نیز اضافه کن. رابطهٔ تعادل یا شتاب را از مجموعهٔ واقعی نیروها بساز.
شناور، معلق و فرورونده را تفکیک کن
جسم شناور در تعادل بخشی از حجمش بیرون شاره است. جسم معلق میتواند کاملاً در شاره باشد و برآیند نیروهایش صفر بماند. فرورفتن یا بالا رفتن به برآیند نیروها مربوط است، نه فقط به وجود نیروی شناوری.
کسر حجم فرو رفته را از تعادل بساز
برای جسم شناور آزاد، وزن و نیروی شناوری برابرند. با جایگزینی جرم جسم بر حسب چگالی و حجم کل، نسبت حجم فرو رفته به حجم کل به نسبت چگالیها پیوند میخورد. مسیر سادهسازی را خطبهخط بنویس.
تغییر شاره را مرحلهای تحلیل کن
اگر جسم در شارهای با چگالی متفاوت قرار گیرد، نخست نیروی شناوری در یک حجم فرو رفتهٔ معین را مقایسه کن؛ سپس برای حالت تعادل مشخص کن چه حجمی باید فرو رود. نتیجه را بدون تعیین ثابتبودن حجم یا وضعیت جسم بیان نکن.
جسم متصل به نخ را با جهت کشش حل کن
کشش نخ همیشه در امتداد نخ و دور از جسم است. اگر جسم به کف بسته شده باشد، جهت کشش با حالتی که از سقف آویزان است فرق دارد. ابتدا شکل نیروها را کامل کن و بعد معادلهٔ تعادل بنویس.
نمونهٔ حل جسم شناور
جسمی با حجم ۰٫۰۰۲ متر مکعب، نیمی از حجمش در شارهای با چگالی ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب فرو رفته است. با g=10، حجم جابهجاشده ۰٫۰۰۱ متر مکعب و نیروی شناوری ۱۰ نیوتون است. اگر جسم در تعادل آزاد باشد، وزن آن نیز ۱۰ نیوتون است.
بالن و سیال را با همان منطق ببین
اصل جابهجایی سیال به مایع محدود نیست. با این حال، برای حل سؤال فقط دادهها و مدل خواستهشده را وارد کن و اگر وزن پوشش، محموله یا گاز مطرح شده است، همهٔ آنها را در نمودار نیرو لحاظ کن.
جواب را با دو حد کنترل کن
حجم جابهجاشده نباید از حجم کل جسم بیشتر شود و واحد نیرو باید نیوتون باشد. برای رسم کامل نیروها از راهنمای نمودار جسم آزاد و برای فشار شاره از راهنمای فشار و پاسکال کمک بگیر.