阿基米德原理

浮力定律

阿基米德发现的浮力原理,奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德,让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日,在跨进澡盆洗澡时,从看见水面上升得到启示,作出了关于浮体问题的重大发现,并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。在著名的《论浮体》一书中,他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置,并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理:放在液体中的物体受到向上的浮力,其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。

原理

浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重力,这个合力称为浮力。这就是著名的阿基米德定律(Archimedes law),又称阿基米德原理 (浮力原理)。

阿基米德原理是关于流体静力学中的浮力的基本原理。可以用现代的术语表述为:

①如果一个物体全部浸在水中被水包围,并处于平衡状态,则流体作用在此物体上的力的方向同重力相反,大小等于被此物体所排开的水的重量(如右图)。

②当漂浮在水上的物体的上半部分处于水面以上、而下半部分处于静止的水中时,物体受到水的向上作用力,这个力的大小等于被物体所排开的那部分水的重量。

上述规律中所提到的静止水对浸没的或漂浮物的作用就叫浮力。

如果物体的下表面并未全部同水接触,例如,被水浸没的桥墩、插入海底的沉船

适用范围

阿基米德原理(阿基米德定律)是流体静力学的一个重要原理,它指出浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向垂直向上并通过所排开流体的形心,合力称为浮力。这个结论由阿基米德首先提出 。结论对部分浸入液体中的物体同样是正确的。同一结论还可以推广到气体 。因此,阿基米德定律的适用范围是静止流体(包括静止的液体、气体等)。

阿基米德静浮力可使积云对流得以发展,在稳定层结大气中可以产生重力内波。

原理

浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重力,这个合力称为浮力。这就是著名的阿基米德定律(Archimedes law),又称阿基米德原理 (浮力原理)。

阿基米德原理是关于流体静力学中的浮力的基本原理。可以用现代的术语表述为:

①如果一个物体全部浸在水中被水包围,并处于平衡状态,则流体作用在此物体上的力的方向同重力相反,大小等于被此物体所排开的水的重量(如右图)。

②当漂浮在水上的物体的上半部分处于水面以上、而下半部分处于静止的水中时,物体受到水的向上作用力,这个力的大小等于被物体所排开的那部分水的重量。

上述规律中所提到的静止水对浸没的或漂浮物的作用就叫浮力。

如果物体的下表面并未全部同水接触,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,物体的下表面并不都同水接触。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,用上述原理的第一条算出的力只是近似值。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。

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)。利用该原理可制成液体比重计。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WV,可确定比重γ

如果物体重力大于浮力则下沉,反之物体上升。物体在静止流体中平衡的条件是物体重力等于浮力,且浮心与重心在一条重力垂线上 。

例:皇冠真假阿基米德定律已知黄金密度,V皇冠体积,m皇冠质量,体积和质量为未知数?

提示:(皇冠有一个排开水的最小体积Vmin,还有一个排开水的最大体积Vmax(介质)).;

解:

m=ρ水Vmax排(new) //:(物体排开水的最大体积Vmax排乘以水的密度就等于物体的质量。)

m=m金 m/ρ金=V金 ;

V金与Vmin对比

Vmin排=V金 (真金)

(V金< Vmin 假)

排水量船由来,Vmax=m船/ρ水; ρ=1,Vmax=m船/1,缩写:V=m 体积常数等于质量常数合称排水量

力学:F浮=ρ水gVmax排 (新)

也就是定律缺失了一部分:m=ρ水Vmax排(new);力学:F浮=ρ水gVmax排 (新)

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  • 更新时间: 2015-01-08

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