Что такое кажущийся вес тела в жидкости?
Когда тело погружено в жидкость, она действует на него с выталкивающей силой, направленной вверх. Из-за этого тело кажется легче, чем его истинный вес в воздухе. Этот уменьшенный вес — то, что показали бы весы, если бы тело было подвешено в жидкости, — называют кажущимся весом или весом тела в жидкости. Это универсальный физический инструмент, который работает с любыми согласованными величинами в системе СИ.
Как пользоваться калькулятором
Введите массу тела в килограммах, его объём в кубических метрах, плотность окружающей жидкости в кг/м³ и местное ускорение свободного падения (9,81 м/с² на Земле). Калькулятор выдаст кажущийся вес в ньютонах, а также истинный вес, выталкивающую силу и эквивалентную «кажущуюся массу», которую показали бы весы.
Разбор формулы
Основное уравнение выглядит так: $$W_{каж} = m \cdot g - \rho \cdot V \cdot g$$ Первое слагаемое, \(m \cdot g\), — это истинный вес (сила тяжести, действующая на массу). Второе слагаемое, \(\rho \cdot V \cdot g\), — выталкивающая сила по закону Архимеда: она равна весу вытесненной жидкости, где \(\rho\) — плотность жидкости, а \(V\) — вытесненный (погружённый) объём. Вычитая силу Архимеда из истинного веса, мы получаем результирующую силу, направленную вниз, — кажущийся вес.
Пример расчёта
Сплошное тело массой 10 кг и объёмом 0,005 м³ полностью погружено в воду (\(\rho = 1000\) кг/м³), \(g = 9{,}81\) м/с². Истинный вес $$= 10 \times 9{,}81 = 98{,}1 \ \text{Н}$$ Выталкивающая сила $$= 1000 \times 0{,}005 \times 9{,}81 = 49{,}05 \ \text{Н}$$ Кажущийся вес $$= 98{,}1 - 49{,}05 = \mathbf{49{,}05 \ \text{Н}}$$ что соответствует примерно 5 кг на весах.
Частые вопросы
Может ли кажущийся вес быть отрицательным? Да. Если выталкивающая сила превышает истинный вес, значение получается отрицательным — это значит, что тело всплывает и его пришлось бы удерживать под водой.
Какой объём указывать? Используйте погружённый объём тела. Для полностью погружённого сплошного тела это его полный объём.
Подходит ли расчёт для любой жидкости? Да. Просто укажите правильную плотность жидкости (например, ~1000 кг/м³ для воды, ~1,2 кг/м³ для воздуха, ~13534 кг/м³ для ртути).
