¿Qué conocimientos se utilizan en las preguntas de respuesta corta sobre bicicletas acuáticas en el volumen de ciencias de tercer grado?

El ciclismo acuático se originó en Canadá. Es cómodo y seguro. La altura de su asiento se puede ajustar. El manillar es de tipo carrera, el cual es fácil de maniobrar. Los pedales se pueden empujar hacia adelante y hacia atrás. Puedes avanzar o retroceder libremente si te sientes cansado, puedes detener los pies y "suspender" en el agua, lo cual es muy tranquilo y contento. Su principio es utilizar el principio de flotabilidad.

La flotabilidad se refiere a la diferencia (fuerza resultante) entre la presión del fluido (líquido y gas) sobre cada superficie de un objeto en un fluido (incluidos líquido y gas). En el año 245 a.C., Arquímedes descubrió el principio de flotabilidad. La definición de flotabilidad es F flotador = G fila (es decir, un objeto sumergido en un líquido o gas está sujeto a una fuerza de flotabilidad vertical hacia arriba, cuyo tamaño es igual a la gravedad del líquido desplazado cuando el objeto se hunde. también se llama principio de Arquímedes), el cálculo se puede utilizar para derivar la fórmula F flotador = ρ líquido gV descarga (ρ líquido: densidad del líquido, unidad kilogramo/metro cúbico; g: relación entre gravedad y masa g = 9,8N. /kg En un cálculo aproximado, g se puede tomar 10N/kg, unidad Newton (fila: volumen de líquido desplazado, unidad de metro cúbico). La flotabilidad de los líquidos también se aplica a los gases.

La dirección de flotabilidad: opuesta a la dirección de la gravedad, verticalmente hacia arriba.

El motivo de la flotabilidad: un objeto sumergido en un líquido o gas está sujeto a las diferencias de presión hacia arriba y hacia abajo que ejerce el líquido o gas sobre el objeto.

La presión sobre la superficie inferior del objeto en el líquido es mayor que la presión sobre la superficie superior del objeto en el líquido, por lo que la fuerza resultante es F hacia arriba - F hacia abajo. La razón es que. hay presión en todas las direcciones dentro del líquido, entonces el objeto La superficie superior experimenta una presión hacia abajo del líquido, mientras que la superficie inferior del objeto recibe una presión hacia arriba del líquido. Dado que en el mismo tipo de líquido, cuanto mayor es la profundidad, mayor es la presión, por lo que la presión en la superficie inferior del objeto es obviamente mayor que la presión en la superficie superior del objeto, por lo que es F arriba - F abajo (derivación teórica).

El punto de acción de la flotabilidad se denomina centro de flotabilidad. El centro de flotabilidad coincide obviamente con el centroide del volumen de líquido desplazado.

La causa de la flotabilidad se puede analizar utilizando un cubo sumergido en un líquido. Un objeto que está completamente sumergido en el sistema está sujeto a la presión de los líquidos en todas direcciones, que aumenta con la profundidad. Por lo tanto, los lados delantero, trasero, izquierdo, derecho, superior e inferior de este cubo están sujetos a la presión del líquido. Debido a que las fuerzas que actúan en los lados izquierdo y derecho se corresponden entre sí, y las áreas son iguales en tamaño y están a la misma profundidad en el líquido, las presiones en los dos lados son iguales en magnitud y opuestas en dirección, y las dos fuerzas se equilibran entre sí. De la misma manera, las presiones que actúan en los lados delantero y trasero también se equilibran entre sí. Sin embargo, debido a que las profundidades de las superficies superior e inferior del líquido no son las mismas, las presiones que reciben también son iguales. La presión en la parte superior es pequeña, la presión en la parte inferior es fuerte y la presión hacia arriba en la parte inferior es mayor que la presión hacia abajo en la parte superior. La diferencia de presión entre el líquido y el objeto es la fuerza de flotación del líquido sobre el objeto. Esta fuerza es igual al peso del líquido desplazado por el objeto.

Cuando la interfaz superior de un cuerpo flotante no entra en contacto con el líquido, sólo la presión ascendente que actúa sobre la interfaz inferior generará flotabilidad. En cuanto a un objeto ubicado en el fondo de un recipiente, este fenómeno no es común, porque mientras haya una película líquida muy delgada en el medio, se puede transmitir presión y, si la hay, habrá presión hacia arriba. Si hay una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del objeto, el objeto estará sujeto a flotabilidad.

¿Por qué el principio de flotabilidad se llama principio de Arquímedes?

En el año 245 a.C., el rey Hernón ordenó a Arquímedes (Αρχίμ?δη?) que identificara una corona. El rey Hernón le dio al orfebre una pieza de oro para que le hiciera una corona de oro puro. Aunque la corona terminada era tan pesada como el oro original, el rey sospechó que el orfebre la había mezclado con plata.

Ordenó a Arquímedes que identificara si la corona era de oro puro, pero no se le permitió destruirla. En aquel momento esto parecía imposible. En el baño, Arquímedes notó que su brazo subía a la superficie. En ese momento, una vaga idea pasó por su mente. Metió su brazo completamente en el agua y relajó todo su cuerpo. En ese momento, su brazo volvió a flotar hacia la superficie.

Se levantó y el nivel del agua alrededor de la tina bajó; cuando se volvió a sentar, el nivel del agua en la tina volvió a subir.

Mientras yacía en la bañera, el nivel del agua subió y se sintió más ligero. Cuando se levantó, el nivel del agua bajó y se sintió más pesado. Debe haber sido la flotabilidad ascendente del agua sobre su cuerpo lo que lo hizo sentir más ligero.

Puso piedras y bloques de madera de casi el mismo tamaño en la tina al mismo tiempo y los sumergió en el agua. La piedra se hundió en el agua, pero pudo sentir que se volvía más ligera. Además, tuvo que presionar el bloque hacia abajo para sumergirlo completamente en el agua. Esto muestra que en el caso de hundirse, la fuerza de flotación está relacionada con el desplazamiento del objeto (el volumen del objeto) y no con la masa del objeto. Lo pesado que se siente un objeto en el agua debe estar relacionado con su densidad (la masa por unidad de volumen del objeto) de la misma masa.

Arquímedes gritó sorprendido: "¡Ε?ρηκα, ε?ρηκα!" y corrió a casa.

Arquímedes encontró una solución al problema del rey La clave del problema era la densidad. Si la corona contiene plata, su densidad será diferente. Si el peso es igual, el volumen de la corona será diferente.

Se pone la corona y un peso igual de oro en agua. Se descubre que la cantidad de agua que sale de la corona es mayor que la del oro, lo que indica que la corona está mezclada con plata.

Lo más importante es que Arquímedes descubrió el principio de flotabilidad, es decir, la fuerza de flotación del agua sobre un objeto es igual a la gravedad del agua desplazada por el objeto, es decir, F flotabilidad = ρ desplazamiento del líquido gV.

Espero poder ayudarte a aclarar tus dudas.