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浮力力の式をどのように導き出しましたか?

それぞれのステップの背後にある推論とともに、浮力力の式を導き出す方法は次のとおりです。

1。水没したオブジェクトを考えてみましょう:

液体(水のような)に完全に水没したオブジェクトを想像してください。このオブジェクトは、特定の体積の流体を変位させます。

2。圧力差:

*オブジェクトの下部の圧力は、上部の圧力よりも大きくなります。これは、底部の上の液体の重量が、上の液体の重量よりも大きいためです。

*下部の圧力を * p bottom として示しましょう *上部の圧力は * p 上部 *。

3。圧力による力:

*圧力差は、オブジェクトに上向きの力を作成します。この力は浮力の力です。

*力を計算するには、オブジェクトの表面にある小さな領域 * da *を検討します。

*圧力差によるこの小さな領域の力は次のとおりです。 * df =(p bottom -p top )da*

4。表面全体に統合:

*総浮力力を見つけるには、オブジェクトの表面積全体にこの力を統合する必要があります。

*f buoyant =∫df=∫(p bottom -p top )da*

5。圧力式の使用:

*流体の圧力は、式によってその密度(ρ)と深さ(h)に関連していることを知っています: * p =ρgh *

*これを私たちのケースに適用すると、次のようになります。

* p bottom =ρgh bottom

* P TOP =ρgh top

*したがって、 * f buoyant =∫(ρgh bottom -ρgh top )da =ρg∫(h bottom -h top )da*

6。ボリュームの認識:

*積分∫(h bottom -h top )DAは、オブジェクト(V)によって変位する液体の体積を表します。

7。最終式:

*したがって、浮力の力は次のことを簡素化します。

* f buoyant =ρgv

キーテイクアウト:

*浮力力は、流体の密度に直接比例します。

*浮力力は、オブジェクトによって変位する流体の体積に直接比例します(これは、オブジェクトの水没した部分の体積に等しくなります)。

*この式は、Archimedesの原則として知られています。流体に浸されたオブジェクトに浮力される力は、オブジェクトによって変位した流体の重量に等しいと述べています。

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