เครื่องคำนวณแรงลอยตัว

สูตร

หลักการของอาร์คิมิดีสกล่าวว่า แรงลอยตัวเท่ากับน้ำหนักของของไหลที่ถูกวัตถุที่จมอยู่แทนที่:

• F = ρ · V · g

โดยที่ F คือแรงลอยตัวเป็นนิวตัน (N), ρ (โร) คือความหนาแน่นของของไหลเป็น kg/m³, V คือปริมาตรที่จมอยู่เป็น m³ และ g คือความเร่งโน้มถ่วง ซึ่งใช้ค่า 9.81 m/s² มวลของของไหลที่ถูกแทนที่ก็คือ m = ρ · V และน้ำหนักของมัน (ρ · V · g) คือแรงดันขึ้นที่วัตถุได้รับพอดี

ตัวอย่างการคำนวณ

ภาชนะปิดผนึกที่มีปริมาตรจมอยู่ 0.05 m³ วางอยู่ในน้ำจืด (ρ = 1000 kg/m³):

F = 1000 × 0.05 × 9.81 = 490.5 N

มวลของน้ำที่ถูกแทนที่คือ 1000 × 0.05 = 50 kg หากตัวภาชนะเองหนักน้อยกว่า 50 kg แรง 490.5 N ที่กระทำขึ้นจะมากกว่าน้ำหนักของมันและภาชนะจะลอย หากหนักกว่านั้น ภาชนะจะจม

แรงลอยตัวในของไหลทั่วไป (V = 0.05 m³)

ของไหลที่หนาแน่นกว่าจะดันแรงกว่า นี่จึงเป็นเหตุผลที่คุณลอยตัวในทะเลเดดซีอันเค็มจัดได้ง่ายกว่าในทะเลสาบน้ำจืด

ข้อผิดพลาดที่ควรเลี่ยง

• ปริมาตร กับ ปริมาตรที่จมอยู่ สำหรับวัตถุที่ลอยบางส่วน ให้ใช้เฉพาะส่วนที่อยู่ใต้ผิวน้ำ ไม่ใช่ทั้งวัตถุ
• หน่วยปนกัน คงความหนาแน่นไว้เป็น kg/m³ และปริมาตรเป็น m³ หนึ่งลิตรเท่ากับ 0.001 m³ ดังนั้นวัตถุ 50 L มีปริมาตร 0.05 m³
• ลอยหรือจม แรงลอยตัวเพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นตัวตัดสิน ให้เปรียบเทียบแรงลอยตัวกับน้ำหนักของวัตถุ (มวลของวัตถุเอง × g)
• การเลือกค่าความโน้มถ่วง เครื่องมือนี้ใช้ g = 9.81 m/s² บนดวงจันทร์ (ราว 1.62 m/s²) ทั้งน้ำหนักและแรงลอยตัวจะลดลงพร้อมกัน