Несмотря на расхожее мнение, на самом деле они не плавают
Почему вещи плавают?
Самый простой способ понять это - рассмотреть воздух, плавающий в воздухе. (Да, воздух плавает.) Представьте, что у вас есть блок воздуха размером 1 кубический метр. Воздух имеет массу, поэтому на него действует тянущая вниз сила тяжести. Если это близко к поверхности Земли, эта сила имеет величину, равную произведению массы воздуха (m) и гравитационного поля (g = 9,8 ньютонов на килограмм). Должна быть сила, толкающая вверх, равная силе гравитации, мы называем эту толкающую вверх силу силой плавучести.
Сила плавучести на самом деле является результатом того, что воздух вокруг куба толкает его во всех направлениях. Поскольку плотность воздуха увеличивается по мере того, как вы приближаетесь к земле, сила воздуха, толкающего вверх снизу куба, больше, чем сила воздуха, толкающего его сверху. Результатом является чистая сила, толкающая вверх.
Зная плотность воздуха( p=1,2 кг/м^3) я смогу вычислить величину этой выталкивающей силы. По формуле Архимеда F=pgV , значение этой сила равняется 11,8 ньютонов.
Теперь давайте заменим этот блок воздуха другим блоком, идентичным по форме и размеру. Но на этот раз предположим, что это 1 кубический метр воды с плотностью p = 1000 кг / м^3 .
Поскольку он имеет тот же объем, что и плавающий воздух, этот блок будет иметь точно такую же силу плавучести. Неважно, что вы поместите в это пространство, если оно имеет объем 1 м 3 , оно будет иметь выталкивающую силу 11,8 ньютона. Но для этого куба воды этого недостаточно, чтобы он плавал. Гравитационная сила, тянущая его вниз, будет намного больше - 9800 ньютонов.
Чтобы плавучесть была больше силы тяжести, вам нужно заполнить это пространство веществом с плотностью ниже, чем у воздуха. Есть два распространенных способа заставить это работать в реальной жизни. Один из них - использовать тонкий резиновый контейнер, наполненный газом низкой плотности. (Представьте гелиевый шар.) Другой - использовать контейнер с малой массой для хранения горячего воздуха, который менее плотен, чем холодный воздух, и будет подниматься над ним. (Представьте себе воздушный шар.)
Поэтому, если вы хотите, чтобы облако парило, оно должно иметь меньшую плотность, чем плотность воздуха. Но как эта плотность может быть ниже, если в облаке есть и воздух, и вода?
Это потому, что облака на самом деле не плавают.
Почему имеет значение размер воды ?
Итак, представьте себе ветер, уносящий крошечную каплю воды вверх со скоростью 1,5 м / с. Сопротивление воздуха, толкающего вверх, может иметь ту же величину, что и сила тяжести, направленная вниз. Капля будет иметь нулевую скорость и нулевую чистую силу. Он просто останется там.
Вот что происходит с облаками: капли воды достаточно малы, чтобы выталкивающая вверх сила воздуха могла удерживать их в подвешенном состоянии. Но он не может вечно удерживать их на одной и той же высоте. Любая капля с достаточно большим радиусом в конечном итоге будет подавлена нисходящим притяжением.
Основы физики показывают, что облака не должны плавать - они падают, но падают очень медленно.
#физика #облака #почему плавают #космос #надо знать