浮力

这篇文章解释了什么是浮力。您会发现不同类型的浮力以及浮力和密度之间的关系。此外,您将能够看到这一科学概念在现实世界中的应用。

什么是浮力?

浮力是物体漂浮的能力,也就是说物体在液体中保持平衡的能力。

为了使物体漂浮在流体中,流体对物体施加的压力所产生的力必须等于物体的重力。

浮力

有时,将物体浸入水(或任何其他液体)中,物体会逐渐上升,直到浮在水面上。这是因为施加在身体下部的力大于体重的力加上施加在上部的压力。在这种情况下,身体会上升,直到上面的力和下面的力相等。

因此,物体浮力的原因不是密度,而是施加在其底部的向上垂直压力和其重力之间的力平衡。然而,物体的密度可能与其漂浮的能力有关,这将在下面更详细地解释。

浮力和阿基米德原理

阿基米德原理指出,完全或部分浸没在流体中的物体受到向上的垂直力,该力等于当所述物体被引入流体中时所排出的流体的重量。

因此,流体施加在物体上的浮力等于流体引入时排出的重量。

\text{Force de flottabilité}=\text{Poids du fluide déplacé}

因此,根据阿基米德原理,物体要漂浮起来,就必须排出一定量的液体,其重量等于物体本身的重量。

浮力的类型

在浮力的概念中,我们根据浮力的运动来区分三种类型的浮力。

  • 正浮力:身体在液体中趋于上升,因此液体施加的压力大于身体重力的作用力。
  • 负浮力:物体在流体中趋于下降,即物体下沉。这意味着重力大于浮力。
  • 中性浮力:物体在液体中处于平衡状态,也就是说物体在液体中保持悬浮状态。在这种情况下,流体对物体施加的正垂直力等于其重量。
浮力的类型

浮力与密度的关系

考虑到浮力的定义,在本节中我们将了解密度和浮力之间的关系。

物体在流体中的浮力与物体的密度和流体的密度有关。如果物体的密度小于流体的密度,则物体会漂浮在流体上,但是,如果物体的密度大于流体的密度,则物体不会漂浮并会下沉。

例如,水的密度约为1000公斤/立方米,因此如果物体的密度大于1000公斤/立方米,它就会沉入水中。另一方面,如果物体的密度小于1000kg/ m3 ,则物体会漂浮。

有必要强调物体的质量和密度之间的差异,因为质量并不决定物体的浮力,而是密度。有可能一个物体的重量很重,但体积却很大,这会导致它的密度很低,从而漂浮起来。

浮力应用程序

最后,为了充分理解浮力的含义,让我们看看它在现实世界中是如何使用的。

从逻辑上讲,浮力是工程中非常重要的概念,特别是在水下结构或船舶(例如船舶或潜艇)的设计中。

但浮力不仅适用于液体,物体也可以漂浮在气体中。在设计热气球或机载船舶时,研究浮力至关重要。

同样,要学习潜水,至少必须了解一些浮力知识。

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