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浮力产生的原因

浮力产生的原因

2023-09-25 15:58:01 323浏览

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)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。

浮力产生的原因:

物体在液体中下表面受到的压力大于物体在液体中上表面受到的压力,所以合力为F向上-F向下,原因是液体内部向各个方向都有压强,那么物体上表面受到液体给它的一个向下的压力,而物体下表面受到液体给它的一个向上的压力。由于在同种液体中,深度越大,压强越大,所以物体下表面受到的压力很明显要大于物体上表面受到的压力,所以是F向上-F向下(理论推导)。

浮力的实物分析:

1、产生浮力的原因,可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析。该物体系全浸之物体,受到四面八方液体的压力,而且是随深度的增加而增大的。

2、所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力。因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应,而且面积大小相等,又处于液体中相同的深度,所以两侧面上受到的压力大小相等,方向相反,两力彼此平衡。

3、作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡。但是上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等。上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。这个力等于被物体所排开的液体的重力。

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”。

附着在水底的气泡为什么不上浮?

1、很多时候我们会看到一些气泡附着在水下的物体上不上浮,如果知道有关“粘滞性”的知识的话就不会感到奇怪了。

2、超流体中不会出现有气泡不上浮的现象,但日常所见的水不是超流体,水是有粘滞性的,虽然水的粘滞性很小,一般情况下小于浮力。熬碗糨糊,就会看到更多的气泡不上浮现象的。小气泡不会上浮,是由于水分子与容器壁间具有一种相互吸附的力,这个力十分微小,浮力总是比它要大的。

3、加热的水中会产生气泡,是因为随着水温的升高,水对空气的溶解能力下降,饱和后多余的空气被析解出来并聚集形成气泡。在此过程中由于容器壁是粗糙的,气泡很容易首先被吸附在容器壁上,如果没有浮力作用这些气泡将会永远被吸附在同一位置上,直到气泡中的空气被再次溶解,显然通常情况下是不会有这么顽强的气泡的。

4、用透明的杯子盛一杯可乐,杯壁上会有很多气泡吧?放上两天,还有气泡么?因为压力减小而溢出的二氧化碳在敞口杯中是不可能被二次溶解的,它们上哪儿了?水的粘滞性和粗糙的容器壁的吸附力是能让小气泡暂时升不起来,但这并不证明它们没受浮力作用。只要时间足够长,浮力最终是会战胜其它力的效应,最终把气泡推上来的。