Opdrift (statisk)

For alternative betydninger, se Opdrift. (Se også artikler, som begynder med Opdrift)

Ved nedsænkning i en væske kan to legemer med identisk masse som følge af opdrift placere sig forskelligt i væsken, hvis de har forskelligt volumen.

Statisk opdrift, også set beskrevet som Arkimedes' lov, er en opadrettet kraft, der påvirker et legemes position i en given væske eller gas, som legemet befinder sig i.

Påvirkninger

Der er to modsatrettede kræfter, der påvirker legemets position:

• Tyngdekraften, der trækker legemet nedad.
• Opdriften, der skubber legemet opad.

Tyngdekraften $F_{g}$ er givet ved Newtons tyngdelov:

$F_{g}=-m\cdot g$

hvor $m$ legemets masse og $g$ er tyngdeaccelerationen.

Opdriften $F_{\text{opdrift}}$ derimod er beskrevet af Archimedes lov:

Ethvert objekt, helt eller delvist nedsunken i en væske, bliver påvirket af en opdrift lig den vægt af væsken forskudt af objektet.

— Archimedes af Syrakus ca. 250 f.v.t.

Matematisk kan det skrives som:

$F_{\text{opdrift}}=\rho \cdot V\cdot g$

$V$ står for volumen, som i dette tilfælde er den fortrængte væske, mens $\rho$ er densiteten af den fortrængte væske.

Den samlede kraft $F_{\text{tot}}$ på et legeme, der er helt eller delvist nedsunket i en væske, er altså givet ved:

$F_{\text{tot}}=\rho \cdot V\cdot g-mg$

Når de to kræfter er lige stor, er den samlede kraft altså nul, og legemet bliver ikke accelereret.

Eksempel

Træ og vand

Et stykke træ har lavere massefylde end vand, hvilket gør, at massen af det fortrængte vand er større end selve træets masse, og derfor vil træet flyde ovenpå.

Modsat dette er træets massefylde større end atmosfærens. Derfor er massen af det fortrængte stof en del lavere end selve træets, og opdriften på træet vil da være lavere end tyngdekraften på det, og det vil falde til jorden.

Opdriftsformer

De skelnes mellem forskellige former:

• Hydrostatiske opdrift, som påvirker skibe, pontoner, tømmerflåder o.lign.
• Aerostatiske opdrift, som påvirker balloner og luftskibe (aerostater).

Eksempler

Andre eksempler:

• Is stiger opad i vand.
• Gasbobler (luft eller CO₂) i sodavand og akvarier stiger opad.

Varm luft og kold luft

Pga. en tordenstorms voldsomme statiske opdrift i det østlige Australien blev den 35-årige paraglider Ewa Wisnierska suget op i ca. 9.940 meters højde, fra ca. 800 meters højde (gennemsnitlig 10 m/s; 36 km/t), i løbet af ca. 15 minutter med lyn og torden omkring sig og mistede bevidstheden i 30 minutter – og overlevede. Hun var blevet overiset, men formåede efter at være kommet til bevidsthed i ca. 500 meters højde, at lande og derefter kontakte sit team. Hendes højde (og position) blev målt med GPS.

Se også

• Kviksand

Kilder/referencer

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Opdrift (statisk)

Spire Denne naturvidenskabsartikel er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.