水的浮力

浮力問(wèn)題是力學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。解決浮力問(wèn)題時(shí)，要按照下列步驟進(jìn)行：

(1)確定研究對(duì)象。一般情況下選擇浸在液體中的物體為研究對(duì)象。

(2)分析物體受到的外力。主要是重力G（mg或ρ物gV物）、浮力F?。é岩篻V排）、拉力、支持力、壓力等。

(3)判定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。明確物體上浮、下沉、懸浮、漂浮等。

(4)寫(xiě)出各力的關(guān)系方程和由題目給出的輔助方程。如體積間的關(guān)系，質(zhì)量密度之間的關(guān)系等。

(5)將上述方程聯(lián)立求解。通常情況下，浮力問(wèn)題用方程組解較為簡(jiǎn)便。

（6）對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析討論。

(1）將空礦泉水瓶旋轉(zhuǎn)后壓入水中，收回感受到改瓶向上的壓力，將手松開(kāi)后會(huì)發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶會(huì)迅速上升。

結(jié)論：在水中的物體收到向上的浮力。

浮力的大小等于物體排開(kāi)液體(水)或氣體的重力

② 公式:F?。紾排＝m排g＝ρ液gV排

理解：(1)浮力的大小只與物體所排開(kāi)液體的體積及液體的密度有關(guān)，而與物體所在的深度無(wú)關(guān)。(2)如果物體只有一部分浸在液體中，它所受的浮力的大小也等于被物體排開(kāi)的液體的重量。(3)阿基米德定律不僅適用于液體，也適用于氣體。物體在氣體中所受到的浮力大小，等于被物體排開(kāi)的氣體的重量。

（1）在公式:F浮＝G排液＝m排g＝ρ液gV排 中，ρ液是指物體所浸入液體的密度，而不是物體密度；當(dāng)物體全部浸入液體時(shí)，V排=V物，當(dāng)物體僅部分浸入時(shí)，V排＜V物。因此在運(yùn)用此公式計(jì)算時(shí)，要寫(xiě)出ρ和V的下標(biāo)（下標(biāo)：比如V排的排字），否則ρ液與ρ物，V排與V物易發(fā)生混淆。

（2）公式中g(shù)是個(gè)常量（常量：保持不變的量），單位是牛/千克，因此在計(jì)算時(shí)，密度的單位必須用千克 /米3（?3是指3次方），體積單位用米3（同前括號(hào)），浮力的單位是牛。若單位不符合，必須先進(jìn)行換算后才能計(jì)算。計(jì)算時(shí)不要忘記單位名稱(chēng)

船舶在風(fēng)浪中航行。由于受到的水壓力隨波浪的變化而改變，所以船舶在靜水面上浮力和重力之間的平衡狀態(tài)常被破壞，迫使船舶始終處在不停的上浮和下沉運(yùn)動(dòng)中。為確保航行安全起見(jiàn)，船舶除在設(shè)計(jì)水線以下需要足夠的排水體積以提供足夠的浮力之外。在水線以上還必須有相當(dāng)?shù)乃荏w積，這一部分水密體積可以保證船舶繼續(xù)下沉?xí)r提供更大的浮力。通常稱(chēng)這部分水密體積能提供的浮力為儲(chǔ)備浮力。

儲(chǔ)備浮力通常以干舷來(lái)表示。干舷大，表示船舶的儲(chǔ)備浮力也大。干舷還同船體強(qiáng)度有關(guān)，干舷越大，船體強(qiáng)度越好。儲(chǔ)備浮力的大小同船的安全性和經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。加大儲(chǔ)備浮力，船舶不易沉沒(méi)，能提高船的安全性，但會(huì)使船舶的載重量減少，影響經(jīng)濟(jì)性。為保證安全，通常由船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)根據(jù)船舶的類(lèi)型、大小、結(jié)構(gòu)和航區(qū)等情況規(guī)定一個(gè)最小干舷值。為確保儲(chǔ)備浮力及便于監(jiān)督檢查，在船舶中央兩舷要勘劃載重線標(biāo)志。

船體在水面上的漂浮位置或吃水同船的排水量和載重量相關(guān)。排水量和載重量的變化會(huì)引起吃水的變化。因此，不同的吃水反映了不同的裝載量和排水量。船在滿(mǎn)載吃水下的排水量稱(chēng)為滿(mǎn)載排水量，相應(yīng)的水線為滿(mǎn)載水線。考慮到船在航行中可能發(fā)生的意外重量增加，如海損破艙進(jìn)水,風(fēng)浪襲擊進(jìn)水等,滿(mǎn)載水線應(yīng)位于上甲板以下一段距離處，使?jié)M載水線以上尚有一定的水密容積，該容積入水后所能提供的浮力稱(chēng)為儲(chǔ)備浮力。儲(chǔ)備浮力的數(shù)值用滿(mǎn)載排水量的百分?jǐn)?shù)表示。儲(chǔ)備浮力的大小同船的安全性和經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。加大儲(chǔ)備浮力，船舶不易沉沒(méi)，能提高船的安全性，但會(huì)使船舶的載重量減少，影響經(jīng)濟(jì)性。為保證安全，通常由船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)根據(jù)船舶的類(lèi)型、大小、結(jié)構(gòu)和航區(qū)等情況規(guī)定一個(gè)最小干舷值。為確保儲(chǔ)備浮力及便于監(jiān)督檢查，在船舶中央兩舷要勘劃載重線標(biāo)志。2100433B