Kalkulator siły wyporu
Oblicz siłę wyporu ciała zanurzonego w cieczy lub gazie. Kalkulator wykorzystuje prawo Archimedesa – pokazuje wzory, przykłady i konwersje jednostek.
- Bez rejestracji
- Szybkie działanie
- Operacje w pamięci
Zero back-endu, 100% lokalnie.
Kalkulator siły wyporu
F_b = ρ_f·g·V_zanurzone. Dla pełnego zanurzenia V ≈ m/ρ_o. Stan pływania: ρ_o < ρ_f (pływa), ρ_o = ρ_f (równowaga), ρ_o > ρ_f (tonie).
Kalkulator siły wyporu – prawo Archimedesa w praktyce
Zanurzasz ciało w wodzie i czujesz, że staje się lżejsze? To właśnie siła wyporu – efekt opisany ponad dwa tysiące lat temu przez Archimedesa. Nasz kalkulator pozwala w kilka sekund obliczyć wartość siły wyporu dla ciała w cieczy lub gazie, na podstawie objętości, gęstości ośrodka i przyspieszenia ziemskiego. Znajdziesz tu też wszystkie potrzebne wzory, tabele gęstości i przykłady obliczeń.
Uruchom kalkulator siły wyporu Zobacz wzory i przykłady
Prawo Archimedesa – podstawa obliczeń
gdzie Fw – siła wyporu [N], ρ – gęstość cieczy lub gazu [kg/m³], g – przyspieszenie ziemskie [9.81 m/s²], V – objętość zanurzonej części ciała [m³].
Jak działa kalkulator
- Oblicza siłę wyporu działającą na ciało w cieczy lub gazie.
- Podaje ciężar pozorny (różnica między ciężarem rzeczywistym a siłą wyporu).
- Umożliwia wybór ośrodka – woda, olej, alkohol, powietrze, hel i inne.
- Obsługuje konwersje jednostek: N, kN, dyn, kgf, lbf.
- Uwzględnia temperaturę i gęstość wody w różnych warunkach.
Wartości gęstości popularnych cieczy
| Substancja | Gęstość [kg/m³] | Temperatura [°C] | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Woda | 998 | 20 | Podstawowy punkt odniesienia |
| Woda morska | 1025 | 15 | Większa gęstość – większa siła wyporu |
| Olej roślinny | 920 | 20 | Lżejszy od wody |
| Alkohol etylowy | 790 | 20 | Mniejsza gęstość – mniejsza siła wyporu |
| Powietrze | 1.2 | 20 | Siła wyporu dla balonów i gazów |
| Hel | 0.18 | 20 | Gaz lżejszy od powietrza |
Jak liczyć siłę wyporu krok po kroku
- Zmierz lub określ objętość zanurzonej części ciała V [m³].
- Wybierz gęstość cieczy ρ [kg/m³].
- Podstaw wartości do wzoru Fw = ρ · g · V.
- Jeśli chcesz znać ciężar pozorny, użyj: Fpoz = Fg − Fw.
Przykłady obliczeń
1) Kostka stalowa w wodzie
V = 0.002 m³, ρwody = 998 kg/m³, g = 9.81 m/s²
Fw = 998 × 9.81 × 0.002 ≈ 19.6 N
Siła wyporu 19.6 N równoważy ciężar 2 kg masy wody. Kostka stalowa o większej gęstości utonie, ale „traci” 19.6 N z własnego ciężaru.
2) Klocek drewna w wodzie
V = 0.005 m³, ρwody = 998 kg/m³, g = 9.81 m/s²
Fw = 998 × 9.81 × 0.005 = 48.9 N
Jeśli gęstość drewna wynosi 600 kg/m³, jego ciężar to 29.4 N, więc klocek unosi się częściowo – wypór równoważy ciężar przy częściowym zanurzeniu.
3) Balon w powietrzu
V = 0.4 m³, ρpow = 1.2 kg/m³, g = 9.81 m/s²
Fw = 1.2 × 9.81 × 0.4 = 4.71 N
To odpowiada „utracie ciężaru” 0.48 kg – dlatego balon z helem (gęstość mniejsza niż powietrza) unosi się.
4) Substancje o różnych gęstościach
Dla tej samej objętości 0.01 m³ i g = 9.81 m/s²:
- Woda: Fw = 98.1 N
- Olej: Fw = 90.3 N
- Rtęć (ρ = 13534): Fw = 1328 N
Im większa gęstość ośrodka, tym większa siła wyporu.
Równowaga pływania
Obiekt pływa, gdy jego ciężar równoważy siłę wyporu:
To tłumaczy, dlaczego drewno unosi się częściowo, a lód – mimo większej gęstości od wody w 0°C – nie tonie całkowicie.
Najczęstsze zastosowania
- Projektowanie statków, łodzi i okrętów podwodnych.
- Balony meteorologiczne i sterowce.
- Hydrometry i areometry (pomiar gęstości cieczy).
- Obliczanie ciężaru pozornego w cieczy.
- Eksperymenty szkolne z Archimedesem w roli głównej.
FAQ – często zadawane pytania
Dlaczego ciało wydaje się lżejsze w wodzie?
Bo woda wywiera siłę wyporu skierowaną ku górze, która zmniejsza ciężar pozorny ciała.
Czy siła wyporu zależy od głębokości?
Nie – zależy tylko od objętości zanurzonej części i gęstości cieczy, a nie od tego, jak głęboko ciało się znajduje.
Czy można mieć wypór w gazie?
Tak, to właśnie dzięki wyporowi w powietrzu unoszą się balony, sterowce i dymy.
Co się dzieje, jeśli siła wyporu jest większa niż ciężar?
Ciało wypływa na powierzchnię i utrzymuje się częściowo zanurzone – aż siły się zrównoważą.
Czy temperatura wpływa na wypór?
Tak – podgrzewanie cieczy lub gazu zmniejsza ich gęstość, więc wypór również maleje.
Podsumowanie: Siła wyporu to kluczowe zjawisko fizyczne opisujące zachowanie ciał w cieczach i gazach. Występuje zawsze, gdy ciało częściowo lub całkowicie zanurza się w ośrodku, wypierając jego objętość. Znajomość tego prawa pozwala zrozumieć pływanie statków, unoszenie się balonów i wiele zjawisk przyrodniczych.