浮力的定义
物体在液体中所受浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关,与物体本身的密度、运动状态、浸没在液体中的深度等因素无关。
浮力的定义:
1、浮力指物体在流体(包括液体和气体)中,各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力)。
2、公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。[3]浮力的定义式为F浮=G排(即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力),计算可用它推导出公式F浮=ρ液gV排(ρ液:液体密度,单位千克/立方米;g:重力与质量的比值g=9.8N/kg在粗略计算时,g可以取10N/kg,单位牛顿;V排:排开液体的体积,单位立方米)。液体的浮力也适用于气体。
浮力的产生原因:
1、物体上下表面由于处于液体(或气体)的深度不同,受到液体(或气体)的压力也不等,下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力,这两个压力之差形成了浮力。浮力的大小与物体排开的液体(或气体)的多少密切相关。
2、以浸在液体中的物体为例,由于液体会产生压强,而且压强随深度增加而变大,且液体内部向各个方向都有压强,因此物体下底面受到的液体向上的压力较大,上底面受到的液体向下的压力较小,物体上、下底面的压力差即表现为竖直向上的浮力。侧面所受到的压力相互抵消。
浮力的应用领域:
1、空心法
木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。把树木挖成“空心”就成了独木舟,自身重力变小,可承载较多人,独木舟排开水的体积变大,增大了可利用的浮力,牙膏卷成一团,沉于水底,而“空心”的牙膏皮可浮在水面上,说明“空心”可调节浮力与重力的关系。采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
2、轮船
轮船能漂浮在水面的原理:钢铁制造的轮船,由于船体做成空心的,使它排开水的重增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上。它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。
3、潜水艇
浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变.潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的(改变自身重力:排水充水)。
4、密度计
测量物体密度的仪器是密度计。密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度越大,密度计浸入液体中的体积则越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,密度计浸入液体中的体积则越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。