Question

浮力等于排开液体的重力

Answer 1

浮力等于排开液体的重力

这不是巧合，这是非常符合直觉且非常合理的一件事。下面分别用直观方法和严格的数学推导方法分别阐述。

1.直观方法

最简单的理解方法，我们可以把液体中的物体假想成液体本身，而不是物体，如果不考虑分子运动，那部分液体是静止的，既然静止那肯定是受力平衡状态，因此它受到的浮力自然等于那部分液体的重力。

把液体换成其它物体，形状、体积都相同，因此这个物体受到的浮力自然就是排开液体的重力。数学表达式为：F浮=G排=ρ液gV排；V排表示物体排开的体积．

2.严格推导

物体受到的浮力来自于上下表面的压力差，而液体的压强为其中为液体密度，为液体体积，为重力加速度，为液体水平方向上的面积，为液体高度。

由于物体形状可能不规则，因此压强是位置的函数，即可设上表面的压强为,下表面压强为,下表面的浸入水的高度为,上表面浸入水的高度为,则浮力F浮=ρ液gV排；排开液体；液体密度；排开液体的体积；

因此物体受到的浮力等于排开液体的重力。

知识拓展：

由于物质都有既定的密度，所谓密度就是质量和体积之比，因此我们利用浮力原理，就能够计量出物质的纯度。前提是量具和观测刻度够精密。

将物体放入装有水的量杯中，就可以通过排水量得到某种物质的密度或纯度。通过密度表得知这种物质是什么物质，以及纯度如何。

如1克黄金的排水量只有0.0518毫升；1克白银的排水量有0.0952毫升；1克铜的排水量有0.1124毫升，1克铅的排水量有0.0885毫升等等。

通过排水量是否符合这些物质的密度，就可以得到这些物质纯度有多大。不过，现在测量这些物质纯度的方法有很多，测量物体体积的方法也有很多，这种古老笨拙的方法极少使用了。