神奇的浮力

神奇的浮力

由阿基米德的浮力原理可知道，物体的飘浮性决定于它的平均密度，而不是它的重量。如果物体的平均密度比液体的密度大，它就下沉;密度相同时，物体就可悬浮在液体中。深处的水受到上面水的重压，密度会增加，海水越深，密度越大，那末到了相当的深处，海水的密度一定就可以达到与船的平均密度相等。假使船沉到此处，就不会再沉下去，因为下面的海水密度大于船的平均密度。因此，沉船会悬浮在相当深的海水里，而不一定沉到海底。

不过，虽然海洋深处有着巨大的压强，但是水像所有液体一样，几乎不能被压缩。也就是说，无论多大的压强，总不能把水压得比它原来体积小很多。1大气压只能使水的体积缩小22，000分之一。就是在最深的海洋下，水的密度增加也不到5%，不可能增到与船的密度一样大，所以船在一般海里沉没时，毫无疑问地都会沉到海底。

阿基米德

但对一些内陆的特殊海来讲，则是另外一种情况。例如死海的水密度很大。平常的海水约含盐2%或3%，而死海里水的含盐量高达27%以上，就是说有1/ 4的重量是盐，所以那里的海水密度很大，人和船都不会沉没于水中。如果人在死海中游泳，绝对淹不死。你可以仰躺在水面上，甚至完全抬起头来，身体在水面上浮着，只有脚跟浸入水中。因此与其说在水里游泳，还不如说在水面上“游泳”。

我们如果仔细观察船舷，会发现它们上面都画了若干条横线——吃水线，它表示船在各种密度的水里，满载时的最大吃水深度，超过此线，船就可能下沉。在不同的海洋中，水的密度不同。吃水线在咸水里比较低，在淡水里比较高。这些吃水线的位置实际上也与浮力有关，因为船浸入水的深度决定于液体的密度。即当船上装着同样的货物，在海水里行驶，船就浮得高些，而行驶到大河等有淡水的地方，就会浮得低点。实际上每一条船都能够用来测量海洋中水的密度。

液体的密度可以用简单的办法来测量。密度计上有不同的刻度值表示了不同液体的密度值。在使用密度计时，只要把它插入液体，它就会竖直地浮在液体中，液面所对应的刻度值就是该液体的密度值。

密度计实际上是根据沉浮原理制造的，如果物体平均密度小于液体的密度，那么物体就要浮起来。待测量的液体密度越大，被密度计排开的液体就越少，密度计浸在液体里的深度也就越浅些，即液体密度越大，密度计浮起的越高。

再看一个有趣的问题，它的答案是许多人意想不到的。

经常有人开玩笑问:一吨铁重还是一吨木头重?有些人会想也不想地说一吨铁重，结果引起周围人的哈哈大笑，他忘记了都是一吨重。

但是要是有人回答一吨木头重的话，那么周围的人一定会笑得更厉害，认为这个人比第一个人更笨。可是这个看似荒谬的回答，实际上非常正确。

这是什么原因呢?原来阿基米德原理不但对液体的适用，对气体也同样适用。因此一个物体的真正重量，应该是它在真空中称出的重量。可是我们平常所说的重量，都是在空气里称出来的。既然是在空气里称出的，就要受到空气浮力的作用。右图中F表示空气浮力，P表示物体的重力，所以在空气中物体称出的重量是T=P－F，方向向下。因而要求出物体的真正重量P，就应该把空气的浮力也加上去。在这个问题里，木头的真正重量，应等于在空气中一吨木头的重量再加上木头所排开的空气的重量;而铁的真正重量则是在空气中一吨铁的重量再加上铁所排开空气的重量。

但是，一吨木头所占的体积大约是一吨铁的16倍，一吨木头的体积约占2立方米，而一吨铁约占1/8立方米。我们知道空气的重量是每立方米1．29公斤，所以木头和铁所排开的空气重量分别为2.58公斤和0.16公斤，两者相差约2.42公斤!也就是一吨木头比一吨铁重2.42公斤。确切地说，在空气里重一吨的木头的真正重量，比在空气里重一吨的铁的真正重量重。

因此对于此问题，正确的答案应是:如果是在空气中称它们，然后在真空中比较的话，则一吨木头重。可见在什么条件下称重量，以及在什么条件下进行比较，是相当重要的。