阿基米德洗澡洗出来的原理 阿基米德洗澡发现浮力原理


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本文基于回答网友的问题 , 见下面截图:
浮力等于排水的重量 , 准确表述为:一个浸入静止流体中物体受到的浮力 , 其大小等于该物体所排开的流体重量 。因此 , 所谓浮力等于排开水的重量 , 是指这个重量刚好等于浮起某物体的力 , 并非排出来的水 , 重量刚好等于物体的重量 , 所以不要理解错了 。
浮力公式为:F浮=ρ液gV排 , 这里的F浮代表浮力 , ρ液表示被排开液体密度 , g代表重力加速度 , V为排开液体体积 。
而物体沉入水中排出的水 , 是物体的体积 , 不是物体的重量 。这是因为物体密度不一样 , 同等质量的物体排水的体积也不一样 。
当然 , 如果知道放入水中排水的物质是什么 , 通过排出水的体积 , 再根据物质的密度来反算 , 也可以得到这个物质有多少重量或体积 。
密度要了解浮力 , 首先要弄清物质的密度 。所谓密度是指一定体积物质的质量 , 密度越大同体积质量就越大 , 密度符号为ρ , 密度单位一般为kg(千克)/m^3(立方米) , 有时候也用g(克)/cm^3(立方厘米) 。
计算密度的公式为:ρ=m/V 。这里的ρ代表密度 , m是物体质量 , V为体积 。根据公式 , 可以用已知求未知 , 由此得到变形公式:m=ρV或V=m/ρ 。第一个公式可以在已知质量和体积的前提下 , 求物质的密度;第二个公式可以在已知密度和体积的前提下 , 求物质的质量;第三个公式可以在已知质量和密度的前提下 , 求物质体积 。
地球上任何常见物质都是由元素组成 , 因此物质的密度一般就是组成物质的元素或分子密度 , 比如水的密度为1000kg/m^3 , 也可以说是1g/cm^3 。为了叙述方便 , 后面我们采用g/cm^3为单位 , 且省略标示单位 。
常见物质的密度:气体有空气0.00129、氢0.00009、还0.00018、氖0.0009、氧0.00143、氮0.00126、氟0.001696、氩0.00178、二氧化碳0.00198、氡0.00973等等;液体:汽油0.7、酒精0.79、煤油0.8、植物油0.9、水1.0、牛奶1.03、盐酸1.2、硫酸1.8、蜂蜜1.4等等 。
气体和液体属于流体 , 具有浮力 , 而固体密度也很小 , 却没有浮力了 。
常见的固体有:软木0.25、干木头约0.5~0.8、冰0.92、玻璃2.6、铝2.7、黄岗岩约3.0、铸铁约7.4、碳钢约7.85、铜8.9、银10.5、铅11.3、汞(水银)13.6、黄金19.32、铂21.4、铱22.56、锇22.59等 。
以上密度都是以g/cm^3为单位 , 而且只是个大约数 。我们从这些物质的密度 , 可以看出一般来说气态比液态密度小 , 液态比固态密度小 , 因此产生浮力的只有液态和气态物质 。但也有例外 。固态物质也有比液态物质密度小的 , 如软木和干木头等 , 因此这些固态物质可以浮在水面上 。
固态物质虽然密度小于液态 , 但不具备浮力 , 因此所谓浮力只是在液态和气态的“专利” 。
物体的密度受气压和温度影响 。在一定压力下会让物质密度增加 , 而热涨冷缩也会让密度发生变化 , 因此对于上述如果是纯物质的密度 , 是指在0℃和一个标准海平面大气压下 , 也就是101325 N/^2,或101325Pa情况下的密度 。
而且物质的密度一般是纯物质才能精确衡量 , 而现实中的物质有许多是化合物 , 并非某种纯元素组成 , 如花岗岩等 , 因此密度只是个大概了 。


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