浮力
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浮力是指物体在流体(液体和气体)中受到的力,方向與其所受重力相反。浮力來自各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力)。[a]浮力的单位是牛顿(N)。[1]
发现
相传希倫二世让工匠替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后,国王疑心工匠做的金冠并非纯金制作,但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重。 经一大臣建议,国王请来阿基米德检验。最初,阿基米德也是冥思苦想而却无计可施。一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。[2] 他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着“Eureka!Eureka!”[b]
他经过了进一步的实验以后,便来到了王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,比较两盆溢出来的水,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,密度不相同,证明了王冠里掺进了白银。
这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王,阿基米德从中发现了浮力定律(阿基米德原理):物体在液体中所获得的浮力,等于物体所排出液体的重量。
大小(靜止流體中)
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- 定义法:浮下表上表
- 称重法::浮[c]
- 阿基米德原理:浮排液排[1]
物体的浮沉条件
说明:设物体受到流体的浮力为浮,受到流体浮力的物体的重力为物,受到流体浮力的物体的密度为物,流体的密度为流。
图例 | 物体状态 | 浮与物的关系 | 物与流的关系 |
---|---|---|---|
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漂浮 | 浮物 | 物流 |
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悬浮 | 浮物 | 物流 |
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沉底 | 浮物 | 物流 |
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上浮 | 浮物 | 物流 |
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下沉 | 浮物 | 物流 |
引申规律
证明:由二力平衡关系得,浮物
等式两边同时除以得,[f]
应用
潜艇
![](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
简介
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。
。[5]
特点
- 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。[5] 由③式得,④ 从④式可以看出深度与液体密度成反比[5],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
注释
资料
- ^ 1.0 1.1 物理. 北京: 人民教育出版社. 2014: 49. ISBN 9787107253232.
- ^ Acott, Chris. The diving "Law-ers": A brief resume of their lives.. South Pacific Underwater Medicine Society journal. 1999, 29 (1) [2009-06-13]. ISSN 0813-1988. OCLC 16986801. (原始内容存档于2011-04-02)..
- ^ 浮力及其应用(文档)
- ^ 4.0 4.1 物体的沉浮条件及其应用(文档). 引用错误:带有name属性“物体的沉浮条件(文档)”的
<ref>
标签用不同内容定义了多次 - ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 密度计的原理.
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