Fysik

Tyngdekraft og opdrift på ubåd?

17. oktober 2023 af StalinsElskerinde - Niveau: B-niveau

Hejsa

Jeg har fået følgende tekst: Vi kan regne med, at lufttrykket er 101,3 kPa samt at tyngdeaccelerationen er det samme som i Danmark og anvend, at saltvands densitet er 1012,5 kg/m³. Cameron var nede i 10898 meters dybde. Vi kan regne med, at rumfanget af ubåden er 11,2 m³ og dens masse 11,8 tons inklusiv en ballast på 500 kg, der ved frigørelse skal sikre, at ubåden kan stige op til havoverfladen.

Til den har jeg fået følgende spørgsmål:

Hvor stor er tyngdekraften på ubåden?

Hvor stor er opdriften på ubåden?

Jeg er relativt lost, hvordan skal jeg regne disse ud?

Tak på forhånd

Brugbart svar (0)

Svar #1
17. oktober 2023 af mathon

$\small \begin{array}{llllll} F_{\textup{tyngdekraft}}=m\cdot g\\\\\\ F_{\textup{opdrift}}=\textup{tyngden af den fortr\ae ngte v\ae skem\ae ngde.} \end{array}$

Svar #2
17. oktober 2023 af StalinsElskerinde

#1
$\small \begin{array}{llllll} F_{\textup{tyngdekraft}}=m\cdot g\\\\\\ F_{\textup{opdrift}}=\textup{tyngden af den fortr\ae ngte v\ae skem\ae ngde.} \end{array}$

Men bliver den effektive tyngekraft ikke påvirket af, at ubåden befinder sig i vand?

Og hvordan beregner jeg så tyngden af den fotrængte væskemængde?

Brugbart svar (0)

Svar #3
17. oktober 2023 af mathon

Men bliver den effektive tyngekraft ikke påvirket af, at ubåden befinder sig i vand?

Jo.

Brugbart svar (0)

Svar #4
17. oktober 2023 af mathon

Og hvordan beregner jeg så tyngden af den fotrængte væskemængde?

$\small F_{\textup{opdrift}}=V_{\textup{saltvand}}\cdot \varrho_{\textup{saltvand}}\cdot g$

Brugbart svar (0)

Svar #5
17. oktober 2023 af ringstedLC

#0:

Forestil dig Marianergraven (de 10898 m) som et bæger, der er næsten fyldt med saltvand inden u-båden nedsænkes. Al vandet påvirkes af tyngdekraften, der trækker det nedad.

For at u-båden kan være neddykket i vandet må den altså fortrænge eller "løfte" 11.2 m³ vand op over den oprindelige overflade. Nu er bægeret derfor helt fyldt med vand (og u-båd).

Tyngdekraften på det løftede vand vil nu trykke nedad på resten af vandet, der derfor reagerer med en modsatrettet kraft af samme størrelse. Denne kraft er opdriften, der virker både på vandet og u-båden, og har størrelsen:

$\begin{align*} F_{opdrift} &= m\cdot g = V\cdot \rho \cdot g &&,\;\rho =\frac{m}{V}\Rightarrow m=V\cdot \rho \\ \end{align*}$

Bemærk iøvrigt: Opdriften er en kraft, mens tyngde er en vægt:

$\begin{align*} F_{opdrift} &= \textup{tyngden af den fortr\ae ngte v\ae skem\ae ngde ganget med tyngdeacc.} \end{align*}$

Brugbart svar (0)

Svar #6
18. oktober 2023 af mathon

"det løftede vand"?
Trykket i en væske i samme dybde er det samme i alle retninger.

Brugbart svar (0)

Svar #7
18. oktober 2023 af mathon

Tyngde er en opadgående kraft.

Svar #8
19. oktober 2023 af StalinsElskerinde

#3
Men bliver den effektive tyngekraft ikke påvirket af, at ubåden befinder sig i vand?

Jo.

okay, og påvirker det så ikke formlen F_tyngdekraft=m•g? Altså det kan vel ikke bare beregnes så simpelt, bår ubåden nu befinder sig i vand?

Og nu er jeg lidt i tvivl, jeg har fået to forskellige formler for opdriften. Skal jeg eller skal jeg ikke gange gravitationskonstanten på?

Svar #9
19. oktober 2023 af StalinsElskerinde

#5
#0:

Forestil dig Marianergraven (de 10898 m) som et bæger, der er næsten fyldt med saltvand inden u-båden nedsænkes. Al vandet påvirkes af tyngdekraften, der trækker det nedad.

For at u-båden kan være neddykket i vandet må den altså fortrænge eller "løfte" 11.2 m³ vand op over den oprindelige overflade. Nu er bægeret derfor helt fyldt med vand (og u-båd).

Tyngdekraften på det løftede vand vil nu trykke nedad på resten af vandet, der derfor reagerer med en modsatrettet kraft af samme størrelse. Denne kraft er opdriften, der virker både på vandet og u-båden, og har størrelsen:

$\begin{align*} F_{opdrift} &= m\cdot g = V\cdot \rho \cdot g &&,\;\rho =\frac{m}{V}\Rightarrow m=V\cdot \rho \\ \end{align*}$

Bemærk iøvrigt: Opdriften er en kraft, mens tyngde er en vægt:

$\begin{align*} F_{opdrift} &= \textup{tyngden af den fortr\ae ngte v\ae skem\ae ngde ganget med tyngdeacc.} \end{align*}$

og forresten, V er volumen, ikke?...

Brugbart svar (0)

Svar #10
19. oktober 2023 af mathon

Ja - V er volumen.

Skriv et svar til: Tyngdekraft og opdrift på ubåd?

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.