浮力定律
阿基米德發現的浮力原理,奠定了流體靜力學的基礎。傳說希倫王召見阿基米德,讓他鑒定純金王冠是否摻假。他冥思苦想多日,在跨進澡盆洗澡時,從看見水面上升得到啟示,作出了關于浮體問題的重大發現,并通過王冠排出的水量解決了國王的疑問。在著名的《論浮體》一書中,他按照各種固體的形狀和比重的變化來確定其浮于水中的位置,并且詳細闡述和總結了后來聞名于世的阿基米德原理:放在液體中的物體受到向上的浮力,其大小等于物體所排開的液體重量。從此使人們對物體的沉浮有了科學的認識。
原理
浸在靜止流體中的物體受到流體作用的合力大小等于物體排開的流體的重力,這個合力稱為浮力。這就是著名的阿基米德定律(Archimedes law),又稱阿基米德原理 (浮力原理)。
阿基米德原理是關于流體靜力學中的浮力的基本原理??梢杂矛F代的術語表述為:
①如果一個物體全部浸在水中被水包圍,并處于平衡狀態,則流體作用在此物體上的力的方向同重力相反,大小等于被此物體所排開的水的重量(如右圖)。
②當漂浮在水上的物體的上半部分處于水面以上、而下半部分處于靜止的水中時,物體受到水的向上作用力,這個力的大小等于被物體所排開的那部分水的重量。
上述規律中所提到的靜止水對浸沒的或漂浮物的作用就叫浮力。
如果物體的下表面并未全部同水接觸,例如,被水浸沒的橋墩、插入海底的沉船
適用范圍
阿基米德原理(阿基米德定律)是流體靜力學的一個重要原理,它指出浸入靜止流體中的物體受到一個浮力,其大小等于該物體所排開的流體重量,方向垂直向上并通過所排開流體的形心,合力稱為浮力。這個結論由阿基米德首先提出 。結論對部分浸入液體中的物體同樣是正確的。同一結論還可以推廣到氣體 。因此,阿基米德定律的適用范圍是靜止流體(包括靜止的液體、氣體等)。
阿基米德靜浮力可使積云對流得以發展,在穩定層結大氣中可以產生重力內波。
原理
浸在靜止流體中的物體受到流體作用的合力大小等于物體排開的流體的重力,這個合力稱為浮力。這就是著名的阿基米德定律(Archimedes law),又稱阿基米德原理 (浮力原理)。
阿基米德原理是關于流體靜力學中的浮力的基本原理??梢杂矛F代的術語表述為:
①如果一個物體全部浸在水中被水包圍,并處于平衡狀態,則流體作用在此物體上的力的方向同重力相反,大小等于被此物體所排開的水的重量(如右圖)。
②當漂浮在水上的物體的上半部分處于水面以上、而下半部分處于靜止的水中時,物體受到水的向上作用力,這個力的大小等于被物體所排開的那部分水的重量。
上述規律中所提到的靜止水對浸沒的或漂浮物的作用就叫浮力。
如果物體的下表面并未全部同水接觸,例如,被水浸沒的橋墩、插入海底的沉船、打入湖底的樁子等,在這類情況下,物體的下表面并不都同水接觸。此時水的作用力并不等于原理中所規定的力。
如果水相對于物體有明顯的流動,此原理也不適用(見伯努利方程)。魚在水中游動,由于周圍的水受到擾動,用上述原理的第一條算出的力只是近似值。這些情形要考慮流體動力學的效應。水翼船受到遠大于浮力的舉力就是動力學效應,所循規律與靜力學有所不同。
阿基米德原理可用于解釋氣球的上升機理:充滿輕氣體的氣球的自重小于它所排開的空
氣的重量(浮力)。利用該原理可制成液體比重計。對部分浸入液體的比重計,它所受到的浮力:F=W=γV 。式中W為比重計的重量,V為浸入液體的體積;γ為液體的比重。若已知W和V,可確定比重γ 。如果物體重力大于浮力則下沉,反之物體上升。物體在靜止流體中平衡的條件是物體重力等于浮力,且浮心與重心在一條重力垂線上 。
例:皇冠真假阿基米德定律已知黃金密度,V皇冠體積,m皇冠質量,體積和質量為未知數?
提示:(皇冠有一個排開水的最小體積Vmin,還有一個排開水的最大體積Vmax(介質)).;
解:
m=ρ水Vmax排(new) //:(物體排開水的最大體積Vmax排乘以水的密度就等于物體的質量。)
m=m金 m/ρ金=V金 ;
V金與Vmin對比
Vmin排=V金 (真金)
(V金< Vmin 假)
排水量船由來,Vmax=m船/ρ水; ρ=1,Vmax=m船/1,縮寫:V=m 體積常數等于質量常數合稱排水量
力學:F浮=ρ水gVmax排 (新)
也就是定律缺失了一部分:m=ρ水Vmax排(new);力學:F浮=ρ水gVmax排 (新)