No es un cuadro de la celebración de un vacío pesan lo mismo como una caja llena de aire?

Question

Esto ha sido recientemente levantada, y no he sido capaz de concluir una respuesta sólida.

Digamos que tenemos dos cajas idénticas (A y B) en la Tierra, capaz de sostener un vacío y soportar 1 atm fuera de actuar sobre ellos.

A es la celebración de un vacío, mientras B está llena de aire (a 1 atm). No pesan lo mismo, medido por una escala?

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Actual proceso de pensamiento

El siguiente experimento sugiere que tendría el mismo peso, pero no he formulaically muestra de esto - y todo el mundo tiene en desacuerdo hasta ahora.

Tome un cuadro como B (es decir, del total de 1 atm aire) y colocarlo en una escala. Aquí está una sección transversal:

    +------------+
    |            |
    |            |
    |            |   <-- B box
    |            |
    +------------+
***********************
|                     |    <-- scale

Ahora, tomando nota de la escala de lecturas, empezar poco a poco empujando hacia abajo la parte superior "de lado" (rectángulo/cuadrado) de la caja (suponga que el aire de alguna manera se puede escapar de la caja como nos empuje hacia abajo)

    |            |
    +------------+
    |            |
    |            |
    |            |
    +------------+
***********************
|                     |

Entonces

    |            |
    |            |
    +------------+
    |            |
    |            |
    +------------+
***********************
|                     |

etc., hasta que la parte superior está en contacto con la parte inferior de la caja (para que la caja no tiene nada de aire entre la parte superior y los lados de la parte inferior):

    |            |
    |            |
    |            |
    |            |
    +------------+
    +------------+
***********************
|                     |

A mí me parece que:

1) presionando la parte superior de la caja de abajo no cambia el peso medido por la escala.

2) el estado anterior (donde la parte superior toque el fondo) es equivalente a tener un cuadro como A (sólo un cuadro de la celebración de un vacío).

Que es cómo llegué a mis conclusiones, que deben pesan lo mismo.

Lo que me estoy perdiendo, si nada? Lo que un simple-ish forma a este modelo?

Answer 1

La fuerza de empuje sobre un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido que desplaza. En otras palabras,

$$ F_B = \rho_{\text{líquido}} V_{\text{cuerpo}} ~g $$

La fuerza de la gravedad sobre el cuerpo es igual a $$ F_g = m_{\rm cuerpo} ~g $$

La aparente peso de este cuerpo, por consiguiente, será igual a la suma de estas dos fuerzas. $$ W_{\rm app} = \rho_{\rm líquido} V_{\rm cuerpo}~g + m_{\rm cuerpo} ~g $$

Cuando se agrega aire dentro de una caja llena de vacío, un evacuados cuadro, la masa del cuerpo (que ahora es de $m_{\rm cuadro} + m_{\rm aire}$), pero aumenta el volumen aún permanece el mismo. Por lo tanto $W_{\rm app}$ debe aumentar.

Answer 2

Sólo mis dos centavos para complementar las otras respuestas. El error en su razonamiento es que:

el estado anterior (donde la parte superior toque el fondo) es equivalente a tener un cuadro como Una (sólo una caja con un vacío).

es incorrecto, más bien equivalente a una caja llena de aire (no hay aire entre las paredes, regardeless de la posición vertical de la parte superior). En el vaccumm caso de que no haya aire en el medio. La flotabilidad aumentar cuando hay vacío puede ser explicado de forma intuitiva, de la siguiente manera. Ver a los dos cuadros en la imagen de abajo. Cuando hay aire en el interior de la caja, el aire a presión actúa sobre los dos lados de cada superficie, y por lo tanto se cancela. Cuando hay vacío, no hay presión en sólo en un lado de la superficie, y la presión en la parte inferior es mayor que en la parte superior ($\Delta p =\rho_{aire} g h$), por lo que no cancelación y la fuerza neta del aire es hacia arriba. Es por eso que el equilibrio se lee menos.

Answer 3

1) Técnicamente mientras empuja hacia abajo va a provocar un aumento de la presión (por lo que el peso va a cambiar) pero suponiendo que la caja tiene un agujero y el aire puede igualar el peso de su inicial y el estado final será el mismo. Esto es porque el aire es igualado dentro de la caja en todas las etapas y en el estado final el aire que había en la caja ya está por encima de ella.

2) Esto es incorrecto, se derrumbó el cuadro no es igual a un cuadro con un vacío en ella. Esto es porque hay una diferencia de presión entre las dos cajas. Uno ha de aire por encima de ella (y es igual a la presión de aire), el otro tiene un vacío en ella (y es menor que la presión de aire, que es, la ausencia de presión).

Tenga en cuenta que el aire tiene peso, pero debido a que es un gas (con moléculas que viajan en direcciones al azar) la fuerza de la gravedad se extiende a lo largo de las direcciones de las moléculas y los resultados en un aumento en la presión de aire de la parte inferior que están en la atmósfera. Por lo que el peso del aire no actúan directamente hacia abajo, esto se traduce en una mayor presión de aire, que actúa en todas las direcciones).

Answer 4

Permítanme destacar lhree puntos:

1) La masa de un cuadro es la suma de la masa de la estructura de la caja, y la masa de los contenidos de la caja;

2) La fuerza de gravedad hacia abajo en la caja sólo depende de la masa; (local y la aceleración de la gravedad)

3) La fuerza de empuje hacia arriba sólo depende de la densidad del medio circundante y el volumen de la caja.

Entonces, ¿cómo hace la fuerza neta cambiar al agregar aire a un vacío (vacío) cuadro?

Answer 5

Una caja llena con helio pesara menos que una caja llena de aire, debido a que el helio es menos denso que el aire.
Una caja rígida que contiene un vacío pesaría incluso menos que en el mismo cuadro lleno de helio, porque es menos denso.