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阿基米德原理

2018年7月12日 字数:580 来源: 作者: 提供人:tongtong9......
摘要:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重 力。这就是著名的阿基米德原理。

阿基米德的灵感

据说两千多年以前,古希腊学者阿基米德为了鉴定王冠是否是用纯金制成 的,要测量王冠的体积,冥思苦想了很久都没有结果。一天,当他跨进盛满水 的浴缸洗澡时,看见浴缸里的水向外溢,突然想到:物体浸在液体中的体积, 不就是物体排开液体的体积吗?随后,他设计了实验,解决了王冠的鉴定问题。

阿基米德的故事,也给了我们很大的个结论,就是:物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,它所受的浮力就越大。

试试看,易拉罐浸入水中越深,排开的水 越多,浮力是否越大?

在图10.2-1中,如果排开的液体体积越大、液体的密度越大,溢出在盘中液体的质量也就越大。由此我们推想,浮力的大小跟排 开液体的质量密切相关,而液体的重力大小跟它的质量成正比,因此,可以进 一步推想,浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。

浮力的大小

大量的实验结果表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重 力。这就是著名的阿基米德原理。用公式表示就是

阿基米德原理不 仅适用于液体,也适用于气体。

例题:有一个重 7 N 的铁球,当它浸没在水中时受到多大的浮力? g 取 10 N/kg。

解:

根据阿基米德原理,铁球受到的浮力等于它所排开的水所受的重力, 即F=G。由于铁球浸没在水中,它排开的水的体积等于铁球的体积。铁球的体积可以由体积、质量、密度的关系式V= m / ρ 求出。

由铁球所受的重力G=7 N可以求得铁球的质量

m = G / g = 7 N /10 N/kg = 0.7 kg

铁球的体积 V = m / ρ = 0.7 kg / 7.9×103 kg/m3 = 8.9×10-5 m 3

铁球排开水的体积等于铁球的体积

V = V = 8.9×10-5 m 3

铁球排开的水受到的重力

G = mg = ρ V g = 1×103 kg/m3 ×8.9×10-5 m 3 ×10 N/kg = 0.89 N

根据阿基米德原理,铁球受到的浮力与它排开的水所受的重力相等,即

F = G = 0.89 N

阿基米德原理

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