浮力產(chǎn)生的原因有哪些
浮力指物體在流體(包括液體和氣體)中，上下表面所受的壓力差。但是很多人都不知道浮力是如何產(chǎn)生的。下面學(xué)習(xí)啦給大家分析浮力產(chǎn)生的原因，希望能幫到大家。
浮力的發(fā)現(xiàn)
公元前245年，赫農(nóng)王命令阿基米德(Archimedes)鑒定一個(gè)皇冠。赫農(nóng)王給金匠一塊金子讓他做一頂純金的皇冠。做好的皇冠盡管與先前的金子一樣重，但國(guó)王還是懷疑金匠摻假了。他命令阿基米德鑒定皇冠是不是純金的，但是不允許破壞皇冠。 這似乎是件不可能的事情。[2]在公共浴室內(nèi)，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。這時(shí)他腦中閃現(xiàn)出一絲模糊的想法。他把胳膊完全放進(jìn)水中全身放松，這時(shí)胳膊又浮到水面上。
他站了起來(lái)，浴盆四周的水位下降;再坐下去時(shí)，浴盆中的水位又上升了。
他躺在浴盆中，水位則變得更高了，而他也感覺(jué)到自己變輕了。他站起來(lái)后，水位下降，他則感覺(jué)到自己重了。一定是水對(duì)身體產(chǎn)生向上的浮力才使得他感到自己輕了。
他把差不多一樣大的石塊和木塊同時(shí)放入浴盆，浸入水中。石塊下沉到水里，但是他能感覺(jué)到石塊變輕了。而且，他必須要向下按著木塊才能把它完全浸沒(méi)水中。這表明在下沉的情況下，浮力與物體的排水量(物體體積)有關(guān)，而不與物體重量有關(guān)。物體在水中感覺(jué)有多重一定與它的密度(物體單位體積的質(zhì)量)有關(guān)。
阿基米德因此找到了解決國(guó)王問(wèn)題的方法，問(wèn)題關(guān)鍵在于密度。如果皇冠里面含有其他金屬，它的密度會(huì)不相同，在重量相等的情況下，這個(gè)皇冠的體積是不同的。
把皇冠和等重的金子放進(jìn)水里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)皇冠排出的水量比金子的大，這表明皇冠是摻假的。
最重要的是，阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力原理，即水對(duì)物體的浮力等于物體所排出水的重量。
浮力產(chǎn)生的原因
浸在液體中的物體，當(dāng)它所受的浮力大于重力時(shí)，物體上浮;當(dāng)它所受的浮力小于所受的重力時(shí)，物體下沉;當(dāng)它所受的浮力與所受的重力相等時(shí)，物體懸浮在液體中，或漂浮在液體表面上。
浮力的產(chǎn)生原因是因?yàn)槲矬w下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力。
浮力的應(yīng)用
輪船
輪船能漂浮在水面的原理：鋼鐵制造的輪船，由于船體做成空心的，使它排開(kāi)水的體積增大，受到的浮力增大，這時(shí)船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。它是利用物體漂浮在液面的條件F浮=G來(lái)工作的，只要船的重力不變，無(wú)論船在海里還是河里，它受到的浮力不變。(只是海水河水密度不同，輪船的吃水線不同)根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=ρ液gV排，它在海里和河里浸入水中的體積不同.輪船的大小通常用它的排水量來(lái)表示。所謂排水量就是指輪船在滿載時(shí)排開(kāi)水的質(zhì)量.輪船滿載時(shí)受到的浮力F浮=G排=m排g.而輪船是漂浮在液面上的，F(xiàn)浮=G船+G貨=m船g+m貨g，因此有m排=m船+m貨。
潛水艇
浸沒(méi)在水中的潛水艇排開(kāi)水的體積，無(wú)論下潛多深，始終不變，所以潛水艇所受的浮力始終不變.潛水艇的上浮和下沉是靠壓縮空氣調(diào)節(jié)水艙里水的多少來(lái)控制自身的重力而實(shí)現(xiàn)的(改變自身重力：排水充水)。若要下沉，可充水，使F浮 G.在潛水艇浮出海面的過(guò)程中，因?yàn)榕砰_(kāi)水的體積減小，所以浮力逐漸減小，當(dāng)它在海面上行駛時(shí)，受到的浮力大小等于潛水艇的重力(漂浮)。
氣球和飛艇
氣球和飛艇里充的是密度小于空氣的氣體，熱氣球里充的是被燃燒器加熱、體積膨脹、密度變小了的熱空氣.F浮=ρ空氣gV,G球=ρ氣gV+G殼，當(dāng)F浮≥G球時(shí)，氣球或飛艇可升上天空。若要使充氦氣或氫氣的氣球或飛艇降回地面，可以放出球內(nèi)的一部分氣體，使氣球積縮小，浮力減小，使浮力小于G球.對(duì)于熱氣球，只要停止加熱，熱空氣冷卻，氣球體積就會(huì)縮小，減小浮力，使浮力小于G球而降回地面。(同理，熱空氣的向上，冷空氣的向下，形成了對(duì)流：風(fēng))
浮力的推算公式
公式推算
假設(shè)有一正方體沉于水中，
F浮=ρgh2*S-ρgh1*S(可適用于完全或稍微浸沒(méi)在水中)
=ρgS*Δh
=ρ液gV排(通用)
=G排液
當(dāng)物體懸浮或漂浮時(shí)，F(xiàn) 浮=G物=m物g
說(shuō)明
(1)h2為正方體下表面到水面距離，h1為正方體上表面到水面距離，Δh為正方體之高。
浮力
(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。
F浮=ρ液gV排的公式推導(dǎo)：浮力=排開(kāi)液體所受重力——F浮=G(物體所受重力)排液=m排液g =ρ液gV排所以有F浮+G=0
(3)給出沉浮條件(實(shí)心物體，如果是空心物體，則下面公式中的密度表示物體的平均密度，即物體的總質(zhì)量除以總體積得到的結(jié)果)
對(duì)于浸沒(méi)在液體中的物體
1.若F浮>G物，即ρ物<ρ液，物體上浮
2.若F浮ρ液，物體下沉
3.若F浮=G物，即ρ物=ρ液，物體懸浮
4.ρ物>ρ液， 沉底，G物=F浮+F杯底對(duì)物的支持力(三力平衡)
露排比公式
如果漂浮(這是重要前提)，則：ρ物∶ρ液=V排∶V物。
其中，V物=V排+V露
它的變式
1.(ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物
2. ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露
證明：∵漂浮
∴F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物，即ρ液V排=ρ物V物，即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘)
四種公式
示重差法(稱重法)：F浮=G-F拉(空氣中重力減去彈簧測(cè)力計(jì)拉力)(用彈簧測(cè)力計(jì))
公式法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
漂浮法：F浮=G物(又叫平衡法)
壓力差法：F浮=F向上-F向下[1](上下壓力差)
特例：當(dāng)物體和容器底部緊密接觸時(shí)，即物體下部沒(méi)有液體。此時(shí)物體沒(méi)有受到液體向上的壓力，即F浮=0
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