Krafter som verkar på ett föremål som lyfts upp ur vatten
Hej,
Frågan jag arbetar med:
En lyftkran lyfter upp en järnbalk från sjöbottnen. Den kraft som behövs är 140 kN. Rita ut alla krafter som verkar på balken och beräkna sedan hur stora de är.
Jag tänker såhär. Två krafter neråt: m*g och trycket från vattnet, som inte motverkas alls av nån lyftkraft när balken är på botten, och en kraft uppåt: lyftkranens kraft - men när den startar tillstöter ju också en lyftkraft från vattnet under balken, eller hur?
I alla fall, det jag känner till är att lyftkranen drar uppåt med 140 kN, att vattnet har en densitet på ca 1000kg/m3, och att järn har 7870kg/m3, och jag säger att gravitationen är 9,82m/s2. Jag känner inte till föremålets volym eller massa.
Ska jag anta att föremålet lyfts upp med en konstant hastighet? För då kan jag väl säga att Fneråt = Flyft? Och Flyft är väl 140kN + lyftkraften från vattnet under balken? Så Fneråt är okänd massa*9,82, och Flyft är 140kN- (densiteten järn *volymen * gravitationen?
Men hur går jag då vidare?
Fneråt är den okända massan * 9,82 = Flyft = 140kN - (7870kg/m3*okänd volym*9,82)
Jag vet inte hur jag går vidare.
Standardfråga 1a: Har du ritat?
(Jag vet att du påstår att du brukar göra det, men vi behöver se bilden du har gjort för att kunna se om den är rätt eller inte.)
Du nämner konstiga krafter, och det saknas andra, så din bild behövs verkligen.
Jag förstår din poäng.
Vattnetstryck verkar i alla riktningar, både uppåt och neråt och åt höger och vänster, så summan blir 0.
Hur stor är lyftkraften?
Tips: Archimedes princip
Det spelar ingen roll om järnbalken är i vila eller rör sig uppåt med jämn hastighet, summan av alla krafter måste ändå vara 0.
Har du någon nytta av att veta att balken är av järn?
Snygg kran!
Haha, tack;) Ok - då har jag missförstått något. Har läst om Arkimedes princip idag. Såg också ett experiment i min digitala bok där de visade hur vatten "tog" en del av lyftkraften från fjädern i en dynamometer om man hade ett föremål med en viss tyngd fäst i dynamometern. Alltså man kollar med hur stor kraft dynamometern drar i föremålet. Sen sänker man ner det i vatten utan att röra sidorna av behållaren vattnet är i. Då minskar kraften dynamometern drar i föremålet med. Vattenbehållaren stod på en våg - man kunde även sen att vikten på vågen ökade motsvarande minskningen på dynamometern (-är detta relaterat till det du säger om att summan av krafterna måste bli noll?). Därför har jag tänkt att utöver lyftkranens drag ska även vätsketrycket trycka underifrån på balken efter att den lyfts. Och det påstås även i min bok att det är större vätsketryck underifrån föremålet än på ovansidan, eftersom botten av föremålet är längre ner än toppen, så vätsketrycket är lite större där. Har jag alltså missförstått det?
Sätt volymen på balken och det undanträngda vattnet till "V" och vi skriver:
Arkimedes hjälper oss sedan att skriva:
Sedan kan alla krafter enkelt beräknas....
