Gi meg et Eureka!

Jeg har oppdriftsproblemer fortiden. Ikke sånn i praksis, selvfølgelig. Det er ikke sånn at jeg stadig finner meg omringet av kvikksand, eller at jeg plutselig er blitt lettere en luft og driver og svever ut i verdensrommet. Men mer konseptet oppdrift. Jeg forstår det ikke.
En liten oppfrisking fra naturfagstimene. Oppdriften er en kraft som går oppover fra et legeme som er senket i væske (eller en gass). Oppdriften er like stor som tyngden av den mengden væske legemet fortrenger. Dette vil si at man tar volumet til legemet, multipliserer med tettheten til væsken, og så multipliserer man med tyngdeakslerasjonen. For enkelhetsskyld kan legemet vårt ha et volum på 1m3. Væsken vår er vann, som har en tetthet på 998 kg/m3, og tyngdeakslerasjonen er 9,81 m/s2. Dette vil si at oppdriften til et 1m3 stort legeme er
1m3*998 kg/m3*9,81 m/s2=9790 kgm/s2=9,79 kN
Så langt, så vel (bortsett fra at tyngdekraften nå plutselig virker oppover. Når begynte det å skje?)
Alle legemer har en nedadrettet kraft, tyngdekraften, som er legemets masse multiplisert med tyngdeakslerasjonen. Dersom denne kraften er større enn oppdriften, vil legemet synke, og om den er mindre enn oppdriften vil legemet flyte.
Det er greit. Om noe er lettere enn vann flyter det, er det tyngre enn vann synker det. Det er hjernen min helt med på. Problemet oppstår når vi senker legemet langt under vann. For eksempel om vi plasserer det 1000 meter ned. Da gjelder de samme reglene! Det jeg for mitt bare liv ikke klarer å forstå er hvorfor vil ikke vekten av de 1000 meterne med vann over legemet ha noe å si?

La meg illustrere:

Oppdrift
De 1000 meterene med vann er der (1000 meter med vann er en idiotisk måleenhet. Det er i realiteten 1000m3 ), så de må helt klart utøve en kraft på legemet vårt (helt nøyaktig 1000m3*9,81 m/s2*998kg/m3=9790kN). Så vi har nå en total nedadrettet kraft på legemet som er vekten på legemet (la oss si det er av kork (med et tynt, vektløst lag av goretex eller annet vannavvisende materiale, slik at korken ikke trekkes full av vann og føkker opp resultatene i dette imaginære eksperimentet) med en tetthet på 250 kg/m3 (det virker veldig mye, men jeg har det fra wiki, så jeg stoler på dem) ). Altså nedadrettet kraft:
Egenvekt, kork: 250kg/m3*9,81m/s2*1m3= 2,45 kN
Egenvekt, vann over kork: 9790kN
Totalt: 9792kN

Oppadrettet kraft:
Oppdrift: 9,79 KN

Dersom vi tar oppadrettetkraft minus nedadrettetkraft, så får vi 9,79-9792=-9782 kN, som vil si en kraft nedover, noe som vil si at korken burde synke videre. Men den gjør ikke det. Den vil flyte opp til overflaten, akkurat som om den ikke hadde tonnevis (virkelig, vi snakker 1000 tonn her!) med vann over seg, eller at det finnes en annen kraft som jeg ikke vet om, en avart av oppdriften, som motvirker alt vannet. Jeg har snakket med litt folk, og forklaringene har variert. Det virker som om folk selv skjønner hvorfor det er sånn, og et sekund eller to klarer de å overbevise meg, men så glipper det igjen. En sa «fordi når du først er under vann, så spiller det ingen rolle», som jeg synes var veldig fint, men det gjør meg strengt tatt ikke klokere, og en annen sa at det ikke fantes tyngdekraft i det hele tatt, og at vi ligger på et bølget tid/rom-laken : Det friket meg så ut at jeg bare måtte slutte å tenke på det. Så også nå.

Hvis noen kan forklare meg hva som skjer her, ville jeg vært veldig takknemlig (altså med  den oppdriften som virker uavhengig av hvor mye den blir motvirket. Ikke den ikke-eksisterende-tyngdekraft-greia, den vil jeg helst ikke tenke for mye på, jeg redd at det vil kunne føre til at tyngdekraften plutselig slutter å virke på meg eller noe)

Advertisements
  1. #1 by paul on 22 oktober 2009 - 7:03 am

    Ok, so here it goes:
    Argumentet for hvorfor et legme får oppdrift når vi utleder det, har å gjøre med trykkforskjellen fra trykket under legmet, til trykket over legmet. Tenk deg en sylinder som står i vannet. Da er trkket på sidene balansert på alle sider (dvs det sammlede trykket på venstre siden av legmet er likt det sammlede trykket på høyre side av legemet) bortsett fra oversiden og undersiden. Undersiden har en høyere trykk (er dypere nede) enn oversiden, noe som resulterer i en kraft oppover. Det som er kluet her: Din måte å beskrive oppdrift (ved å snakke om hvor mye vann som blir fortrengt) er en resultat av denne beskrivelsen.

    Men om du fortsatt tenker på de 1000 meter med vann over objektet, tenk på at undersiden av objektet har 1000 m med vann pluss objektet over seg, dvs at uansett hvor mye trykk blir utøvd på objektet får ovenifra, nedenifra er alltid større.

  2. #2 by paul on 22 oktober 2009 - 7:08 am

    Eller bedre sagt: din beskrivelse av saken er en resultat av denne beskrivelse nærme vannoverflaten…

  3. #3 by Sonja Dadam on 22 oktober 2009 - 9:11 am

    Takk for hjelpen, Paul. Jeg hadde håpt litt at du skulle dukke opp her. Jeg måtte lese det du hadde skrevet tre ganger, tenke en hel masse selv, og utvide eksempelet mitt, men nå er jeg der:
    https://ordentlig.wordpress.com/files/2009/10/oppdrift.pdf

    Men på grunn av dårlig timing, så fikk jeg ikke løpt ut i fellesområde på kontoret og ropt «Eureka! Jeg har skjønt dette med oppdrift nå», og det er jeg fortsatt litt bitter på.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s

%d bloggers like this: