流體靜力學(xué)的一個(gè)重要原理,它指出,浸入靜止流體中的物體受到一個(gè)浮力,其大小等于該物體所排開的流體重量,方向垂直向上并通過所排開流體的形心。這結(jié)論是阿基米德首先提出的,故稱阿基米德原理。結(jié)論對(duì)部分浸入液體中的物體同樣是正確的。同一結(jié)論還可以推廣到氣體。阿基米德發(fā)現(xiàn)的浮力原理,奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。傳說希倫王召見阿基米德,讓他鑒定純金王冠是否摻假。他冥思苦想多日,在跨進(jìn)澡盆洗澡時(shí),從看見水面上升得到啟示,作出了關(guān)于浮體問題的重大發(fā)現(xiàn),并通過王冠排出的水量解決了國(guó)王的疑問。在著名的《論浮體》一書中,他按照各種固體的形狀和比重的變化來確定其浮于水中的位置,并且詳細(xì)闡述和總結(jié)了后來聞名于世的阿基米德原理:放在液體中的物體受到向上的浮力,其大小等于物體所排開的液體重量。從此使人們對(duì)物體的沉浮有了科學(xué)的認(rèn)識(shí)。如果物體的下表面并未全部同流體接觸,例如,被水浸沒的橋墩、插入海底的沉船、打入湖底的樁子等,在這類情況下,此時(shí)水的作用力并不等于原理中所規(guī)定的力。如果水相對(duì)于物體有明顯的流動(dòng),此原理也不適用(見伯努利方程)。魚在水中游動(dòng),由于周圍的水受到擾動(dòng),用阿基米德原理算出的力只是部分值。這些情形要考慮流體動(dòng)力學(xué)的效應(yīng)。水翼船受到遠(yuǎn)大于浮力的舉力就是動(dòng)力學(xué)效應(yīng),所循規(guī)律與靜力學(xué)有所不同。阿基米德原理可用于解釋氣球的上升機(jī)理:充滿輕氣體的氣球的自重小于它所排開的空氣的重量。
對(duì)部分浸入液體的比重計(jì),它所受到的浮力:F=W=γV 。
式中W為比重計(jì)的重量,V為浸入液體的體積;γ為液體的比重。若已知W和V,可確定比重γ。
排水量
Vmax=m船/ρ水
由ρ=1,得 Vmax=m船/1
簡(jiǎn)寫: V=m
即體積常數(shù)等于質(zhì)量常數(shù)。合稱排水量。阿基米德靜浮力可使積云對(duì)流得以發(fā)展,在穩(wěn)定層結(jié)大氣中可以產(chǎn)生重力內(nèi)波。
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