浮力
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浮力(英語:Buoyancy)指物体浸入液体后,与所受重力相反的竖直向上的力。在柱形流体中,压强随着深度增加而增大,因此柱形流体底部的压强大于上部的压强。类似地,在流体中,物体底部受到的压强大于其顶部受到的压强,这种压强差在物体上产生了一种向上的合力,即浮力。根据阿基米德浮体原理,浮力与排开液体的重力(或重量)是相等的。浮力的单位是牛顿(N)。[1]
常用公式
[编辑]在静止流体中,浮力有以下四种常见求法。
- 定义法:浮下表上表
- 由于浮力是各表面受流体压力的合力,左右两侧的压力由于深度相同而抵消,剩余上下两侧的压力差即为浮力。
- 称重法:浮
- 为物体重力,为物体完全浸没时弹簧测力计的示数。
- 物体在流体中漂浮或悬浮时,适用该方法。
物体的浮沉条件
[编辑]圖片與表格符號说明[3]:
浮:物体受到來自流体的浮力。即圖中A。
物:物体的重力(或重量)。即圖中p。
物:物体的密度。
流:流体的密度。
物体状态 | 浮与物的关系 | 物与流的关系 |
---|---|---|
漂浮 | 浮物 | 物流 |
悬浮 | 浮物 | 物流 |
沉底 | 浮物 | 物流 |
上浮 | 浮物 | 物流 |
下沉 | 浮物 | 物流 |
註:
漂浮:物體浮在液面上,並且用手往下壓,放開之後物體仍會往上浮出液面。
懸浮:物體可浮在液體中任一位置。用手調整位置之後放開,位置會保持,並不會回復到之前的位置。
上浮:是一個動態過程,最終會達到漂浮這個結果。
下沉:是一個動態過程,最終會達到沉底這個結果。
延伸规律
[编辑]- 证明:由二力平衡关系得
- 浮物
- 排 液 = 物 物
- 等式两边同时除以物
- 物= 排物 液
应用
[编辑]潜艇
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b7/Virginia_class_submarine.jpg/220px-Virginia_class_submarine.jpg)
所有在水面上的船只,包括在上浮之后的潜艇,它们所受的正浮力一定大于重力。所以如果要潜下去,潜艇必须得到更多的负浮力,也就是说潜艇或者将自身的重力大于其所受浮力,或者降低其排水量。而相对于排水量(排水的体积)的控制,对于重力的控制则完全可以通过装备一种叫做“沉浮箱”的水箱来控制。即通过控制沉浮箱中的注水情况来改变潜艇的重力。
密度计
[编辑]简介
[编辑]密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力(公式表达为浮)的原理制造与工作的。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中,待密度计平稳后,从它的刻度处读出待测液体的密度。通常在实验室里测量密度大于水的液体所用的密度计叫做比重计。测量密度小于水的液体,所用的密度计叫做比轻計[4]。
特点
[编辑]- 上下刻度不均。
从③①式可看出,待测液体的密度与密度计排开液体的体积成反比。液体的密度越大,密度计排开液体的体积就越小。[4] 由③式得,④ 从④式可以看出深度与液体密度成反比[4],根据反比例函数的性质,当密度上升时,深度并不等值下降,所以密度计刻度是不均匀的。
参考资料
[编辑]注释
[编辑]资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 义务教育教科书 物理 八年级下册. 北京: 人民教育出版社. 2012. ISBN 9787107253232.
- ^ 浮力及其应用(文档). [2015-08-13]. (原始内容存档于2020-12-04).
- ^ 物体的沉浮条件及其应用(文档). [2015-08-13]. (原始内容存档于2021-08-03).
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 密度计的原理. [2015-08-14]. (原始内容存档于2021-08-03).
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