Üleslükkejõud ja Archimedese seadus
Vedelikku sukeldatud keha alumisele osale mõjub suurem rõhk kui ülemisele, mistõttu tekib üles suunatud resultant. Archimedese seadus annab F_A = ρgV: üleslükkejõud võrdub keha poolt väljatõrjutud vedeliku kaaluga.
Visuaalne mudel
Skeem on mõtteline; mõõtkavad ei ole sõnasõnalised.
Interaktiivne arvutus
Üleslükkejõu päritolu
Üleslükkejõud on keha pinnale mõjuvate hüdrostaatiliste rõhujõudude resultant. Kuna rõhk suureneb allapoole, ei taandu vertikaalsed komponendid täielikult. Tulemus võrdub väljatõrjutud vedelikumahu raskusega.
Iga rakenduse alguses tasub määratleda süsteem, alg- ja lõppolek ning ühikud. Mõõtmete kooskõla on tugev kontroll: liita saab ainult sama mõõtmega suurusi ning märgi valik peab vastama kokkulepitud füüsikalisele suunale. Nii saab vea avastada juba enne arvulise tulemuse hindamist.
Ujumine ja keskmine tihedus
Vabalt ujuval kehal F_A = mg. Sukeldunud mahu osa on ρkeha/ρvedelik. Teraslaev ujub, sest kogu konstruktsiooni ja õhuruumide keskmine tihedus on väiksem kui vee tihedus.
Valem ei asenda füüsikalist mudelit. Enne arvude sisestamist tuleb kontrollida, millised muutujad on püsivad, millised vastastikmõjud kuuluvad süsteemi ja kas kasutatav suurus on skalaar või vektor. Matemaatiliselt korrektne tehe võib muidu kirjeldada valet füüsikalist olukorda.
Täielik sukeldumine
Jäiga täielikult sukeldatud keha üleslükkejõud peaaegu kokkusurumatus vedelikus ei sõltu sügavusest, kui ρ ja g on konstantsed. Kui ρkeha > ρvedelik, kipub keha vajuma; vastupidisel juhul tõusma.
Katsetes saadakse suurused lõpliku täpsusega mõõtmistest. Mõõteriista valik, kalibreerimine, soojus- või hõõrdekaod ja keskkonnatingimused mõjutavad tulemust. Rohkem komakohti kui lähteandmed õigustavad ei suurenda mõõtmise tegelikku informatsiooni.
Näiline kaal
Vedelikus hoitava keha dünamomeeter näitab tasakaalus T = mg − F_A. Tegelik raskusjõud mg ei muutu; väheneb vajalik tugijõud. Õhus ja vedelikus mõõdetud näitude erinevus annab üleslükkejõu.
Igal lihtsal mudelil on kehtivuspiirkond. Tasub küsida, milline eeldus laguneb esimesena väga suure rõhu, kiiruse, sügavuse, temperatuuri või amplituudi korral. Piiride kirjeldamine kuulub mudeli juurde sama loomulikult nagu põhivõrrandi kasutamine.
Üleslükkejõud gaasides
Archimedese seadus kehtib ka õhus. Õhupall tõuseb, kui väljatõrjutud õhu kaal ületab kogu süsteemi kaalu. Õhu tihedus sõltub temperatuurist, rõhust ja kõrgusest, seega muutub ka saadav üleslükkejõud.
Lõpuks kontrollitakse suurusjärku ja piirjuhtu. Kui mõni parameeter nullida või kahekordistada, peab ennustatud muutus sobima kirjeldatud mehhanismiga. Selline kontroll paljastab sageli vale märgi, ühiku või võrdelisuse enne keerukamat arvutust.
Ülesanded
Ülesanne 1
Keha tõrjub välja 0,0020 m³ vett. Leia F_A.
Lahendus: F_A ≈ 19,6 N.
Ülesanne 2
ρkeha = 750 kg·m⁻³ vees. Milline osa mahust on vee all?
Lahendus: 75 %.
Ülesanne 3
Kaal õhus 30 N, näit vees 22 N. Leia üleslükkejõud.
Lahendus: 8 N.