為什麼物體在液體受到的浮力等於溢位液體受到的重力?

時間 2022-01-12 10:53:41

1樓:aqb

在物體密度小於水的時候,體積相同時其質量小於水,原物體質量小於等於排出水質量,當物體在水中保持穩定時,排出水質量等於物體質量。

前提:重力加速度相同,液體處於滿態

2樓:文閱

這個問題反過來想最簡單。

如果木塊的重量與被其排出的水的重量不相等,則木塊下面的水與其周圍會有壓力差,進而導致水體流動,所以靜水條件下兩者重量必然相等。

3樓:

題主一定有這樣的體驗:

把乙個皮球放到水裡感覺很費勁,好像水有乙個向上的力在拖著它一樣(如圖a)。這個施加任何在液體裡面浸泡的物體的向上的力叫做浮力(buoyant force)。

浮力有多大?

想象乙個「水球」,這個「水球」是由水組成的,和之前的皮球的模樣,位置都一樣(如圖b)。因為這些水沒有流動,所以認為這個「水球」是受力平衡的。但是「水球」有重量啊,所以肯定有什麼向上的力在「託」著它。

這就是浮力了。它的大小就是「水球」的重量B=G=mg。(B:

浮力,G:重力)也就是說浮力等於這圈水的重量了。但是「水球」並不會把這些水「溢」出來,換成皮球,浮力就等於溢位液體的重量了。

2. 那為啥我們可以用同樣大小的「水球」替代「皮球」呢?這就涉及到浮力因為什麼而產生了。

浮力是由周圍的水產生的(簡單版本)。

浮力是由物體浸在水中,由水產生的圍繞在物體表面的合力(複雜版本)。

浮力是由物體在流體(包括液體和氣體)中,各表面受流體(液體和氣體)壓力的差(合力)而產生(標準版本)。

也就是說和物體本身的質量,密度,材料,構成什麼的沒關係。這兩個球,同樣的水,同樣的大小,浮力當然不變啦。

這種現象叫做阿基公尺德原理(Archimedes』s principle)。該原理是說,浸在流體中的物體(全部或部分)受到豎直向上的浮力,其大小等於物體所排開流體的重力。

阿基公尺德,古希臘數學家,物理家,工程師。

3.那為啥「水球」不動,皮球就漂起來了呢?

因為皮球的浮力等於「水球」的重力大於皮球的重力,皮球就有乙個向上飄的力了。

4.那為啥浮力的方向是豎直向上呢?

假設水中有乙個立方體,由於該立方體底部和頂部的深度不同,由p=gh(p:壓強),底部的壓強大於頂部的壓強。因此垂直向上的底部的壓力大於垂直向下的頂部的壓力。

合力就是豎直向上。簡單判斷:物體是沉是浮僅僅與液體和物體的密度有關。

因為B =(-)A= (gh) , B=, .因此(V是V排)與前面的分析一致。

5.魚的密度大於水的密度,那為啥魚兒為什麼可以在水中自由自在的遊,而不沉下去呢?

夏威夷的熱帶魚

魚兒可以通過魚鰾(bladder)調整浮力的大小。

其實當我們知道浮力的大小時,我們就清楚為什麼物體在液體裡受到的浮力等於溢位液體的重量了。

4樓:量子態

水深度不同密度也不同,所以只能說排開水的重量,溢位只能是近似的演算法。

大的懸浮物不可能處在液體的任何地方。極其細小的微粒受到液體分子間裡的作用才可能在一定範圍內懸浮。

5樓:小機

如果學過多元微積分,可用高斯公式的乙個變種輕易解釋(就是目前排名第二的那個回答)。

如果要用初等數學形象解釋,可參見拙著:

阿基公尺德浮力定律 ──

哦,當然,排名第一的那個答案其實更好。。

6樓:方威文

當阿基公尺德一點點的躺進去浴缸的時候水隨著他的四肢支撐的力量減少而溢位。

同時,他也感到隨著水的溢位,四肢支撐的力量慢慢變少。

其中的變數就是溢位的水和減少的四肢支撐力。

嗯,聯絡一下,總覺得這一定有什麼問題……

7樓:DeepSeer

首先,我們針對乙個底面積為S、高度為h的完全浸沒在水中的柱體進行分析,其底部距離液面,頂部距離液面,水的密度為,重力加速度為g(以初中理解是G對m的比例,並不需要涉及加速度概念,加速度是高中物理的知識)

根據初中級別定義,浮力是物體在流體中在受到的來自流體的力的合力。

根據初中級別的「顯然」,這個合力在水平方向是一定是0,所以只要計算垂直方向上的合力。

底部液壓=,方向向上

頂部液壓=,方向向下

因此它受到的那個方向與重力相反的合力就是

注意上式中V是物體體積,而剛好就是排開的那一部分水的重力。

以上內容屬於初中物理課程內容,可以得到結論:

對於乙個柱體,當它底部不接觸容器底部時(這是初中物理一大考點——為什麼貼住杯底的蠟塊漂不起來?)它受到的浮力就是排開的水的重力。

而對於乙個形狀不規則的物體,可以將其視為很多個微小柱體的組合(此處對於初中水平來說不需要引入微積分概念),因此受到的浮力還是等於排開的水的重力。

8樓:

假定重力場是. 流體的靜平衡條件是

這裡不對重力場的形式做任何假定, 當然它得是無旋的, 不然不存在壓強場使得平衡條件成立.

乙個在靜流體中的物體受力為.

注意到所以物體受到的浮力正是

By definition, 這正是"它所排開的水的重量".

當然以上推導跟@nan hu的答案思路完全一樣, 阿基公尺德也是這個思路.

9樓:

力學中的剛化原理。

將一部分靜止的水視為剛體,則該部分浮力平衡於重力。將佔據相同空間的物體放入(比如澡盆裡的阿基公尺德),承受的浮力應當與新置入物無關,浮力等於排出的水的重力。

為什麼不規則物體浮力等於 G排?

首先水是處於平衡的,沒有流動。選定與考察物體B浸沒部分相同體積,相同形狀的水A,設浸沒部分體積為V,水沒有流動,那麼 的浮力等於 的重力。由於浮力是不會變的,畢竟水沒有意識,所以物體收到的浮力等於液體 收到的浮力,等於所排開水A的重力。這應該是比較好理解的了。 毛毛熊 這個問題很簡單的,啥公式啥的完...

物體在水中受到的浮力大小主要和什麼有關?

劉章拾 浮力等於排開的水受到的重力,即與排開的水體積,水的密度,和重力加速度有關 所謂排開就是在液面以下的物體體積,就是說物體在一點點水裡也可以有很大的排水面積,比如被包了一層水膜。 呆博士 浮力等於水的密度乘以重力加速度乘以物體排出水的體積,在水的密度和重力加速度不能改變的情況下,浮力就主要取決於...

物體的浮力取決於什麼?

行雲 把物體放入液體中,物體會受到來自液體的浮力,浮力的大小取決於物體能排開多少液體的體積 即浸入液體的體積 液體的密度和重力加速度,這個結論是阿基公尺德先生發現的,叫阿基公尺德定律 關鍵在於物體的密度與液體密度的大小。1.對於實心的物體,浸入液體中,如果物體的密度大於液體的密度,物體就下沉 如果物...