דלג לתוכן
In English
The upward force a fluid exerts on a submerged body, equal to the weight of the fluid the body displaces (Archimedes' principle).
הסבר
גודל הכוח הוא צפיפות הזורם כפול תאוצת הכובד כפול הנפח השקוע, F = ρ·g·V. כל ליטר שקוע במים מקבל כוח עילוי של כ-9.8 N, כלומר כ-1 ק"ג. לכן חלק פלדה במים "מאבד" כ-13% ממשקלו, וחלק אלומיניום כ-37%. גוף צף כשהצפיפות הממוצעת שלו נמוכה מצפיפות הזורם, וכוח העילוי פועל במרכז הנפח השקוע ולא במרכז הכובד של הגוף.
מה זה אומר בפועל
מצוף של מפסק מפלס הוא גוף חלול שצפיפותו הממוצעת נמוכה ממים. כשהמים עולים, כוח העילוי מרים אותו ומפעיל מגע או חיישן. כשמרימים חלק כבד מתוך בור מים, הכוח בכבל קטן בזמן שהחלק שקוע ועולה פתאום ברגע שהחלק יוצא מהמים.
למה זה חשוב
- מאפשר לחשב את כוח המצוף במפסקי מפלס, בשסתומי מצוף ובמנגנוני ציפה.
- קובע את כוחות העיגון של מכלים, צינורות ומבנים שקועים במים או בבוץ.
- משנה את הכוחות על מנגנון שפועל בתוך נוזל, למשל זרוע או סל בתוך אמבט טבילה.
- עילוי האוויר משפיע גם על שקילה מדויקת: הבדל של כ-0.015% בין משקולת פלדה למשקולת בצפיפות נמוכה.
בעיות נפוצות ופתרונות
- מצוף ששוקע או לא מפעיל → לחשב את הכוח נטו (עילוי פחות משקל המצוף והזרוע) עם מקדם ביטחון, ולבדוק את צפיפות הנוזל בפועל.
- גוף צף שמתהפך → מרכז העילוי צריך להיות מעל מרכז הכובד, או להוסיף משקל בתחתית.
- מכל או צינור תת-קרקעי שמתרומם כשמי תהום עולים → עיגון, משקל נגד או בטון מעל.
- שינוי צפיפות הנוזל עם טמפרטורה או ריכוז (מים מלוחים, תמיסות) → לחשב לפי הצפיפות הנמוכה ביותר הצפויה.
איפה משתמשים
- מפסקי מפלס ושסתומי מצוף
- מכלים, בורות ומאגרים
- אמבטי טבילה וקווי ציפוי
- ציוד ימי ומתקנים תת-ימיים
- מדידת צפיפות ונפח של חלקים בשקילה במים
