• Zanima me kako bi glasila jednadžba pomoću koje bi saznali do koje dubine neke tekućine bi došlo neko tijelo mase m pušteno da pada slobodnim padom s visine H (iznad tekućine). Pri tome se podrazumijeva da to tijelo inače pluta po vodi. (Rudi iz Zagreba, slavko.mrazovic@zg.hinet.hr)

  • Iako pitanje izgleda jednostavno, dati odgovor na njega je vrlo teško, ako ne i nemoguće, osim ako se u obzir ne uzmu razne aproksimacije i pojednostavljenja. Npr., vjerojatno i sam znaš da kod skoka u vodu postignuta dubina ovisi o položaju tijela.


    Proračun sa zanemarivanjem gubitaka (trenje, valovi ...) - Ako se zanemari trenje između tijela i vode, te ako se pretpostavi da se gubici energije na stvaranje valova vode mogu zanemariti, izvod nije kompliciran i svodi se na izjednačavanje potencijalnih i kinetičkih energija.
    Ako je visina s koje tijelo pada puno veće od dimenzije tijela tada će ono, u odnosu na plutajući položaj, doseći dubinu od:


    (H - visina na koju je tijelo podignuto, u odnosu na plutajuću visinu, l= rtijelo / rvoda - omjer gustoća tijela i vode).
    Ako je dimenzija tijela usporediva s visinom s koje se tijelo pusti padati, onda gornji izraz, pod uvjetom da oblik tijela odgovara uspravnoj prizmi ili valjku, prelazi u:


    (h - vertikalna dimenzija tijela). Gornji izrazi vrijede u slučaju ako je tijelo prije pada u potpunosti bilo izvan vode, te ako potpuno potone pod vodu nakon što ga se pusti.


    'Doprinos' valova - Naravno, svako tijelo pri ulasku u vodu uzrokuje znatno kretanje tekućine, iz jednostavnog razloga što se ona mora maknuti da bi na njeno mjesto došlo tijelo. Općenito, takav doprinos nije moguće uračunati, budući da on ovisi o obliku tijela.
    Međutim, za dani oblik tijela, može se očekivati da će dosegnuta dubina biti manja za neki faktor koji ovisi samo o tom obliku tijela.


    'Doprinos' trenja vode - Ako se pretpostavi da je sila trenja koja potječe od vode proporcionalna brzini kojom se tijelo giba, onda se gornji izraz za dosegnutu dubinu mijenja u:


    gdje je a parametar koji karakterizira trenje. Za čovjeka koji skače sa 5 metara visine u vodu, on je približno jednak 5, što smanjuje dosegnutu dubinu za čak 7 puta!

    Odgovorio:
    mr.sc.M.Basletić, PMF