浮力产生的原因有哪些

2024年2月16日发(作者：志向高远)

浮力产生的原因有哪些

浮力指物体在流体(包括液体和气体)中，上下表面所受的压力差。但是很多人都不知道浮力是如何产生的。下面给大家分析浮力产生的原因，希望能帮到大家。

浮力的发现

公元前245年，赫农王命令阿基米德(Archimedes)鉴定一个皇冠。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。 这似乎是件不可能的事情。[2]在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。这时他脑中闪现出一丝模糊的想法。他把胳膊完全放进水中全身放松，这时胳膊又浮到水面上。

他站了起来，浴盆四周的水位下降;再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。

他躺在浴盆中，水位则变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。他站起来后，水位下降，他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。

他把差不多一样大的石块和木块同时放入浴盆，浸入水中。石块下沉到水里，但是他能感觉到石块变轻了。而且，他必须要向下按着木块才能把它完全浸没水中。这表明在下沉的情况下，浮力与物体的排水量(物体体积)有关，而不与物体重量有关。物体在水中感觉有多重一定与它的密度(物体单位体积的质量)有关。

阿基米德因此找到了解决国王问题的方法，问题关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。

把皇冠和等重的金子放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。

最重要的是，阿基米德发现了浮力原理，即水对物体的浮力等于物体所排出水的重量。

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浮力产生的原因

浸在液体中的物体，当它所受的浮力大于重力时，物体上浮;当它所受的浮力小于所受的重力时，物体下沉;当它所受的浮力与所受的重力相等时，物体悬浮在液体中，或漂浮在液体表面上。

浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。

浮力的应用

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，使它排开水的体积增大，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。(只是海水河水密度不同，轮船的吃水线不同)根据阿基米德原理，F浮=ρ液gV排，它在海里和河里浸入水中的体积不同.轮船的大小通常用它的排水量来表示。所谓排水量就是指轮船在满载时排开水的质量.轮船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g.而轮船是漂浮在液面上的，F浮=G船+G货=m船g+m货g，因此有m排=m船+m货。

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)。若要下沉，可充水，使F浮 G.在潜水艇浮出海面的过程中，因为排开水的体积减小，所以浮力逐渐减小，当它在海面上行驶时，受到的浮力大小等于潜水艇的重力(漂浮)。

气球和飞艇

气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体，热气球里充的是被燃烧器加热、体积膨胀、密度变小了的热空气.F浮=ρ空气gV,G球=ρ气gV+G壳，当F浮≥G球时，气球或飞艇可升上天空。若要使充氦气或氢气的气球或飞艇降回地面，可以放出球内的一部分气体，使气球积缩小，浮力减小，使浮力小于G球.对于热气球，只要停止加热，热空气冷却，气球体积就会缩小，减小浮力，

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使浮力小于G球而降回地面。(同理，热空气的向上，冷空气的向下，形成了对流：风)

浮力的推算公式

公式推算

假设有一正方体沉于水中，

F浮=ρgh2某S-ρgh1某S(可适用于完全或稍微浸没在水中)

=ρgS某Δh

=ρ液gV排(通用)

=G排液

当物体悬浮或漂浮时，F 浮=G物=m物g

说明

(1)h2为正方体下表面到水面距离，h1为正方体上表面到水面距离，Δh为正方体之高。

浮力

(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。

F浮=ρ液gV排的公式推导：浮力=排开液体所受重力——F浮=G(物体所受重力)排液=m排液g =ρ液gV排所以有F浮+G=0

(3)给出沉浮条件(实心物体，如果是空心物体，则下面公式中的密度表示物体的平均密度，即物体的总质量除以总体积得到的结果)

对于浸没在液体中的物体

1.若F浮>G物，即ρ物ρ液， 沉底，G物=F浮+F杯底对物的支持力(三力平衡)

露排比公式

如果漂浮(这是重要前提)，则：ρ物∶ρ液=V排∶V物。

其中，V物=V排+V露

它的变式

1.(ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物

2. ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露

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证明：∵漂浮

∴F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物，即ρ液V排=ρ物V物，即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘)

四种公式

示重差法(称重法)：F浮=G-F拉(空气中重力减去弹簧测力计拉力)(用弹簧测力计)

公式法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排

漂浮法：F浮=G物(又叫平衡法)

压力差法：F浮=F向上-F向下[1](上下压力差)

特例：当物体和容器底部紧密接触时，即物体下部没有液体。此时物体没有受到液体向上的压力，即F浮=0

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