Paradoks windy (fizyka)

Ten artykuł dotyczy paradoksu windy w areometrze. Aby zapoznać się z paradoksem windy w urządzeniu transportowym, zobacz Paradoks windy .

Paradoks windy odnosi się do areometru umieszczonego na „windie” lub przenośniku pionowym, który przemieszczając się na różne wysokości zmienia ciśnienie atmosferyczne . W tej klasycznej demonstracji pływający areometr pozostaje w równowagi . Zasadniczo areometr mierzy ciężar właściwy cieczy niezależnie od ciśnienia barometrycznego. Dzieje się tak, ponieważ zmiana ciśnienia powietrza dotyczy całej kolby areometru. Zanurzona część kolby otrzymuje siłę przenoszoną przez ciecz, a zatem żadna część aparatu nie otrzymuje siły wypadkowej wynikającej ze zmiany ciśnienia powietrza.

Jest to paradoks, jeśli mówi się, że wyporność areometru zależy od ciężaru cieczy, którą wypiera. Przy wyższym ciśnieniu barometrycznym ciecz zajmuje nieco mniejszą objętość, a zatem można uznać, że gęstsza ma większy ciężar właściwy. Jednak areometr wypiera również powietrze, a wysokość ma równy wpływ na ciężar cieczy i powietrza.

Nurkowie kartezjańscy

Z drugiej strony nurek kartezjański ma przestrzeń wewnętrzną, która w przeciwieństwie do areometru nie jest sztywna, a zatem może zmieniać swoje przemieszczenie, gdy rosnące zewnętrzne ciśnienie powietrza spręża powietrze w nurku . Gdyby nurek, zamiast być umieszczony w klasycznej plastikowej butelce, unosił się w kolbie na windzie, zareagowałby na zmianę ciśnienia powietrza. Podobnie wpłynie to na niesztywny pojemnik, taki jak zabawkowy balon, podobnie jak klatka piersiowa nurka , a takie systemy będą różnić się pływalnością. Ze wszystkich praktycznych względów areometr szklany jest sztywny pod normalnym ciśnieniem.

Areometr w przyspieszającym układzie odniesienia

Przyspieszenie windy w górę lub w dół, o ile siła wypadkowa jest skierowana w dół, również nie zmieni punktu równowagi areometru. Siła spowodowana przyspieszeniem działa na areometr dokładnie tak samo, jak na taką samą masę wody lub innej cieczy.