1. 浮力的定义式为 F浮 = F下 - F上,表示物体在液体中受到的向上的力等于物体下表面受到的力减去上表面受到的力。
2. 阿基米德原理公式为 F浮 = G排 = ρgV排,其中 F浮 表示浮力,G排 表示排开液体的重力,ρ 表示液体的密度,g 表示重力加速度,V排 表示物体排开液体的体积。
3. 当物体悬浮或漂浮在液体表面时,浮力等于物体的重力,即 F浮 = G物。此公式适用于物体悬浮于液体表面时,且物体的密度小于液体密度(物体漂浮)或物体密度等于液体密度(物体悬浮)。
4. 物体受到的浮力可以通过受力分析得出,即 F浮 = G物 - F拉。物体在浮力、重力和向下的压力作用下保持平衡,因此浮力公式也可以表示为 F浮 = G物 + F压,其中 F拉 是物体受到的拉力,F压 是物体受到的向下压力。
应用领域:
1. 空心法:例如,木头能漂浮于水面是因为其密度小于水的密度。通过将树木挖成空心,制作成独木舟,减小了自身重力,同时增大了可利用的浮力。牙膏卷成一团会沉于水底,而空心的牙膏皮则能浮在水面上,说明空心可以调节浮力与重力的关系。通过采用空心设计,可以增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
2. 轮船:轮船能漂浮在水面的原理是利用物体漂浮在液面的条件 F浮 = G。轮船的设计使得其受到的浮力等于自身的重力,因此能浮在水面上。轮船的浮力取决于其排水量,即满载时排开水的质量。轮船在海里和河里的吃水线不同,因为液体的密度不同,但浮力不变。
3. 潜水艇:潜水艇在水中浸没时,其排开水的体积不变,因此受到的浮力也不变。潜水艇的上浮和下沉是通过调节水舱里的水量来控制自身的重力实现的。要下沉时,潜水艇会充水,使浮力大于重力。潜水艇浮出海面的过程中,浮力逐渐减小,直至等于潜水艇的重力(漂浮状态)。