本文解释什么是推力。因此,您将了解如何计算浮力、此类力的坚决运用及其与浮力的关系,浮力是流体力学中的一个重要概念。
什么是推力?
浮力是当身体浸入液体中时由液体施加的向上垂直的力。更准确地说,浮力等于水下物体排出的体积的重量。
因此,推力是基于阿基米德原理的。这就是为什么浮力有时被称为浮力或阿基米德浮力。
推力是由流体施加在任何水下物体表面上的压力产生的。由于压力与深度成正比,身体较深的部分承受的压力比上部大,因此,流体对身体施加向上的力。
推力公式
推力等于(部分或全部)浸没在液体中的物体排出的液体体积的重量。因此,推力的计算方法是用流体密度乘以重力再乘以排出的流体体积。
因此,推力的计算公式为:
金子:
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是推力,以牛顿表示。
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是流体的密度,以kg/m 3表示。
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是重力加速度的值。
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是水下物体排开的体积。
如果您注意到,流体密度和重力的乘积等于流体的比重。因此,推力也可由下式确定:
正常情况下,推力垂直向上,其作用点为淹没体的重心。
推力计算示例
一旦我们了解了推力的定义及其公式是什么,本节将展示如何计算此类力的示例。
- 将边长为50cm的立方体放入装有水(ρ=1000kg/m 3 )的容器中。如果立方体完全浸入容器中,液体对立方体施加的阿基米德推力值为多少?数据:g=9.81 m/ s2 。
如果立方体的整个主体浸入水中,这意味着排出的液体体积将等于立方体的体积。因此,我们首先计算立方体的体积:
所以我们用推力公式来求它的值:
最后,我们将数据代入公式计算推力:
浮力和推力
在最后一节中,我们将看到推力和浮力之间的关系,因为它们是物理学中两个密切相关的概念。
浮力是物体在液体中保持平衡的能力。因此,要使物体漂浮在流体中,流体对物体施加的浮力必须等于物体的重力。否则,身体会根据情况而上升或下降。
- 正浮力:身体在液体中趋于上升,因此浮力大于身体的重力。
负浮力:物体在流体中趋于下降,即物体下沉。这意味着推力小于重力。