是浮力产生的原因:即:F浮=F向上-F向下,F向上指下表面受到的向上的力,F向下则相反。
3、 公式二:利用阿基米德原理,得到:F浮=G液排=ρ液gV排。
4、 公式三:利用二力平衡,即根据漂浮、悬浮的物体浮力与自重相等:F浮=G物,即:ρ液gV排=ρ物gV物。
5、 公式四:利用测量浮力时,F浮=G物-F拉。
6、 特例:当物体和容器底部紧密接触时,即物体下部没有液体。
此时物体没有受到液体向上的压力,即F浮=0。
所以,浮力计算,从根本上说,只有上面四种计算方式,如果有其它公式,也只能是上述公式的变形。
浮力原理
中文名浮力定律
英文名Archimedes principle
别名阿基米德原理
提出者阿基米德
应用学科流体静力学
适用领域静止液体、气体等
适用范围经典牛顿力学
表达式F=γV
定义阿基米德定律(即浮力定律)指出:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重量。[1]
历史浮力定律漫画相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠。做好之后,国王想要检验这顶王冠是不是真的纯金,这个问题难倒了国王和诸位大臣。经一大臣建议,国王请来阿基米德来检验皇冠。
最初阿基米德也不知道应该如何检验。直到有一天,他在家洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,突然想到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的体积。他兴奋地跳出澡盆,连衣服都顾不得穿上就跑了出去,大声喊着尤里卡!尤里卡!(epnka,意思是找到了。)
他经过了进一步的实验以后,便来到了王宫,他将王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,结果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,所以证明了王冠里掺进了其他金属。
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,等于它所排出液体的重量。(即广为人知的排水法)
适用范围阿基米德原理适用于全部或部分浸入静止流体的物体,要求物体下表面必须与流体接触。
如果物体的下表面并未全部同流体接触,例如,被水浸没的桥墩、插入海底的沉船、打入湖底的桩子等,在这类情况下,此时水的作用力并不等于原理中所规定的力。
如果水相对于物体有明显的流动,此原理也不适用(见伯努利方程)。鱼在水中游动,由于周围的水受到扰动,用阿基米德原理算出的力只是部分值。这些情形要考虑流体动力学的效应。水翼船受到远大于浮力的举力就是动力学效应,所循规律与静力学有所不同。
应用实例气球
阿基米德原理可用于解释气球的上升机理:充满轻气体的气球的自重小于它所排开的空气的重量(浮力)。
液体比重计
对部分浸入液体的比重计,它所受到的浮力:F=W=γV。
式中W为比重计的重量,V为浸入液体的体积;γ为液体的比重。若已知W和V,可确定比重γ
排水量
Vmax=m船/ρ水
由ρ=1,得Vmax=m船/1
简写:V=m
即体积常数等于质量常数。合称排水量。