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浮力的产生

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:浮力是如何产生的?如果一个浮体的顶部界面难以接触到液体的时候,作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。这样一来,浮力与物体所受液体向上、向下的压力之差是相等的。事实上,浸在水中或空气中的物体,受到水或空气向上托的力也叫做“浮力”。浮力在生活中是比较常见的。除此之外,煤油、酒精或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都会产生浮力。

1.浮力的产生

浮力是如何产生的?通常情况下,用浸没在液体内的正立方体的物体来进行研究与分析。用弹簧测力计系着一个正立方体物体,完全浸入水中。被浸入水中的物体就会受到四面八方(上下左右前后)液体的压力,并且是随深度的增加而不断增大的。对于左右两个侧面的作用力,由于两侧面相对应,面积大小相等,再加上位于液体中相同的深度,两侧面上受到的压力大小相等,方向相反,两力彼此均衡。同样的道理,存在于前后两个侧面上的压力也是彼此平衡的。而上下两个面则不同,这是因为处于液体中的深度不同,受到的压强也各有不同。上面受到的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力要比上面受到的向下的压力大。物体在液体中产生的压力差,指的就是液体对物体的浮力,而这个力与被物体所排开的液体的重量是相等的。如果一个浮体的顶部界面难以接触到液体的时候,作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。而对于一个位于容器底面上的物体,且与容器底面密切接触,它必会受到向下作用于物体表面的液体压力,这样,这个物体就不再受到浮力的作用。实际上,这种现象非常少见,这是因为只要它们之间存在着一层很薄的液膜,便可以传递压强,这样一来,底面就会产生向上的压力。也就是说物体上下表面有了压力差,物体也就受到了浮力的作用。

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受到浮力的轮船

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空气加热变得稀薄产生浮力

在流体表面漂浮的物体或被流体浸没的物体,都会受到各方向的流体静压力的向上的合力。它的大小与被物体排开流体的重力是相等的。

在液体内,位于不同深度的物体,它的压强也有所不同。物体上、下两个面浸没在液体中的深度不同,由于物体下部受到液体向上的压强比较大,压力也比较大。这样一来,浮力与物体所受液体向上、向下的压力之差是相等的。如气球的重量与它同体积空气的重力相比较,比较小,也就是说浮力要比重力大,正因如此,气球才会上升;由于石块的重力比同体积水的重量大,则会下沉到水底;而浮木或船体的重力等于它们浸入水中部分所排开的水重,所以飘浮在水面上。事实上,浸在水中或空气中的物体,受到水或空气向上托的力也叫做“浮力”。浮力在生活中是比较常见的。例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力。除此之外,煤油、酒精或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都会产生浮力。

受到浮力的物体,有一个浮心,也就是所谓的浮力作用点。

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