Blaai deur onderwerpe vir Senior Sekondêr 1 1ste, 2de en 3de Kwartaal, Alle Weke, Alle Vakke
VAK: FISIKA
KLAS: SS 1
DATUM:
KWARTAAL: 1ste KWARTAAL
VERWYSINGSBOEKE
ONDERWERP: DRUK; ARCHIMEDES; BEGINSELS; OPTREKKING; WETTE VAN DRYWING
INHOUD
DRUK
Druk word gedefinieer as die loodregte krag per oppervlakte-eenheid wat op 'n oppervlak inwerk. Dit is 'n skalêre hoeveelheid & gemeet in N/m 2 of Pascal (pa). Dit kan ook gedefinieer word as die krag per eenheidsoppervlakte, wat bereken word deur die totale krag te neem en dit te deel deur die area waaroor die krag inwerk. Krag en druk is verwante maar verskillende konsepte. 'n Baie klein druk, as dit op 'n groot area toegepas word, kan 'n groot totale krag produseer.
P = F …………………………………..1. Waar P-druk, F-krag (N) & A-area (m 2 )
A
NB: 1 bar = 10 5 N/m 2 = 10 5 pa
Voorbeeld – 'n Krag van 40N werk op 'n oppervlakte van 5m 2 in . Wat is die druk wat op die oppervlak uitgeoefen word?
Oplossing
F = 40N, A = 5m 2 , P = ?
P = F/A = 40/5 = 8pa
Druk in vloeistof
Druk in vloeistof het die volgende eienskappe
P = hℓg …………………………..2.
waar p-druk, h-hoogte & g-versnelling as gevolg van swaartekrag
Pascal se beginsel : Druk wat op 'n ingeslote vloeistof toegepas word, word onverminderd oorgedra na elke deel van die vloeistof, sowel as na die wande van die houer. Die werking van die hidrouliese pers en die motorremmestelsel is op hierdie beginsel gebaseer.
Die ideale pers bestaan uit twee suiers van areas (a, A) wat tussen hulle ingesluit is onsamedrukbare vloeistof soos in figuur |
Wanneer 'n klein krag ( f ) op die klein suier ( a ) inwerk, oefen dit 'n druk uit ( p = f/a ). |
Om die groot suier (A) in ewewig met die klein een (a) te hou, word 'n las = F op die groot suier geplaas.
P = f/a = V/A
EVALUERING
Archimedes se beginsel en opstoot
Archimedes se beginsel is 'n wet wat dryfvermoë of opstoot verklaar. Dit verklaar dat wanneer 'n liggaam heeltemal of gedeeltelik in 'n vloeistof gedompel word, ervaar dit 'n opstoot, of 'n oënskynlike gewigsverlies, wat gelyk is aan die gewig van die vloeistof wat verplaas word. Volgens 'n verhaal het Archimedes hierdie wet ontdek terwyl hy gebad het. 'n Voorwerp ervaar opstoot as gevolg van die feit dat die druk wat deur 'n vloeistof op die onderste oppervlak van 'n liggaam uitgeoefen word groter is as dié op die boonste oppervlak, aangesien druk met diepte toeneem. Druk, p word gegee deur p = hρg, waar:
h is die hoogte van die vloeistofkolom
ρ (rho) is die digtheid van die vloeistof
g is die versnelling as gevolg van swaartekrag
Kom ons bevestig hierdie beginsel teoreties. Op die figuur aan die linkerkant is 'n soliede blok heeltemal ondergedompel in 'n vloeistof met digtheid ρ. Die verskil in die krag wat uitgeoefen word, d op die boonste en onderste oppervlaktes met area a is as gevolg van die verskil in druk, gegee deur
d = h 2 aρg – h 1 aρg = ( h 2 – h 1 ) aρg
Maar ( h 2 – h 1 ) is die hoogte van die houtblok. Dus, ( h 2 – h 1 ) a is die volume van die soliede blok, V .
d = Vρg
Opstoot = Vρg
In enige situasie word die volume vloeistof wat verplaas word (of die volume van die voorwerp wat onder water is) beskou as die opstoot bereken, want ( h 2 – h 1 ) is die hoogte van die soliede blok slegs wanneer dit heeltemal ondergedompel is. Verder werk die drukverskil van die vloeistof slegs op die ondergedompelde deel van 'n voorwerp in.
Gaan nou terug na Vρg . Aangesien V die volume vloeistof wat verplaas is, is die produk van V , ρ en g die gewig van die vloeistof wat verplaas word. So, ons kan dit sê
Upthrust = Gewig van die vloeistof wat verplaas is
Vergelyk hierdie gevolgtrekking met die stelling hierbo wat Archimedes se beginsel opsom. Is hulle dieselfde? Wel, nie heeltemal nie. Die “skynbare gewigsverlies” is nie genoem nie.
In die figuur aan die linkerkant is daar pyle aan die bo- en onderkant van die soliede blok. Die afwaartse pyltjie verteenwoordig die gewig van die blok wat dit afwaarts trek en die opwaartse pyltjie verteenwoordig die opstoot wat dit opwaarts druk. As 'n mens die gewig van die soliede blok sou meet wanneer dit in die vloeistof gedompel word, sal hy vind dat die gewig van die blok minder is as dié in lug. Daar is 'n sogenaamde “skynbare gewigsverlies”, omdat die dryfkrag van die blok se gewig gedra het.
NB: 1. Wanneer 'n voorwerp heeltemal ondergedompel is, verplaas dit sy volume vloeistof. So opstoot = gewig van vloeistof verplaas. = Volume van vloeistof verplaas x sy digtheid xg = volume van voorwerp x digtheid van vloeistof xg
2 Wanneer die voorwerp gedeeltelik ondergedompel is, bv. as ¼ van sy volume (v) ondergedompel is, word die opwaartse druk gegee deur v/4 x digtheid van vloeistof x g.
Bepaling van relatiewe digtheid deur Archimedes se beginsel
Die liggaam word in lug w 1 geweeg , en dan wanneer dit heeltemal in water gedompel is w 2
Relatiewe digtheid van vaste stof
= Gewig van vaste stof in lug
Gewig van gelyke volume in water
= w 1
W 1 - W 2
'n Vaste stof word in lug (w 1 ), dan in water (w 2 ) en laastens in die gegewe vloeistof (w 3 ) geweeg.
Relatiewe digtheid van vloeistof = skynbare verlies aan gewig van vaste stof in vloeistof
oënskynlike verlies aan gewig van vaste stof in water.
= W 1 – W 3
W 1 – W 2
Voorbeeld - Die massa van 'n klip is 15g wanneer dit heeltemal in water gedompel is en 10g wanneer dit heeltemal in vloeistof van relatiewe digtheid 2.0 gedompel is. Wat is die massa van die klip in lug?
Oplossing:
Relatiewe digtheid = opstoot in vloeistof
opstoot in water
laat W die massa van die klip in lug voorstel
2 = w – 10
w – 15
2(w – 15) = w –10
2w – 30 = w – 10
2 w – w = -10 + 30
w = 20g
Wet van dryf
'n Swaai voorwerp verplaas sy eie gewig van die vloeistof waarin dit dryf of 'n voorwerp dryf wanneer die opstoot wat deur die vloeistof daarop uitgeoefen word, gelyk is aan die gewig van die liggaam. Wanneer 'n voorwerp vry dryf (dws nie sink of vertikaal opwaarts beweeg nie), dan moet die opstoot die voorwerp se gewig ten volle ondersteun. Ons kan sê
Upthrust op liggaam = Gewig van drywende liggaam. Volgens Archimedes se beginsel,
Upthrust op liggaam = Gewig van vloeistof verplaas. Daarom, Gewig van drywende liggaam = Gewig van vloeistof verplaas
Hierdie resultaat, wat soms die "beginsel van dryf" genoem word, is 'n spesiale geval van Archimedes se beginsel
EVALUERING
LEESOPDRAG
www.google.com (kliek op google search, tik “Archimedes se beginsel”, klik op soek) & New sch. fisika deur MWAnyakoha, Phd. Bl 348 – 358, 150 - 152
NAWEEKOPDRAG
TEORIE