Question

浮力公式

Answer 1

浮力计算公式如下：
1.浮力的最原始的计算公式就是浮力产生的原因：
即：F浮=F向上-F向下，“F向上”指下表面受到的向上的力，F向下则相反;
2.利用阿基米德原理，得到：F浮=G液排=ρ液gV排。
3.利用二力平衡，即根据漂浮、悬浮的物体浮力与自重相等：
F浮=G物，即：ρ液gV排=ρ物gV物。
4.利用测量浮力时，F浮=G物-F拉。
浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力，与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体（液体和气体）中，各表面受流体压力的差（流体对物体的作用力的合力）。公元前245年，阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排（即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力），计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排（ρ液为液体的密度，单位为kg/m³；g为常数，是重力与质量的比值，取g=9.8N/kg，粗略计算时可取10N/kg；V排表示排开液体的体积，单位为m³）。同时，液体的浮力公式也适用于气体（把ρ液换为ρ气即可）,未做特殊说明时，浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
推算
假设有一实心正方体完全浸没在水中，则
F浮=F下表面－F上表面
=ρ液gh下S－ρ液gh上S
=ρ液gSΔh
=ρ液gV排
=m排g
=G排，
当物体悬浮在液体中且未受外力时，F浮=G物。
说明：
（1）S为该物体的底面积，h下为正方体下表面到水面距离，h上为正方体上表面到水面距离，Δh为正方体的高，即Δh=h下-h上。 [1]
（2）其中“F浮=G排=ρ液gV排”最重要。 [1]
根据阿基米德原理可知：物体所受浮力=物体排开液体所受的重力，即：F浮=G排=m排g =ρ液gV排
（3）物体沉浮条件：
ρ物＞ρ液，物体下沉 ，G物＞F浮
ρ物＞ρ液，物体沉底 ，G物=F浮+F支（是下沉的最终稳定状态）
ρ物 =ρ液，物体悬浮 ，G物=F浮
ρ物＜ρ液，物体上浮，G物＜F浮
ρ物＜ρ液，物体漂浮，G物=F浮（是上浮的最终稳定状态） [1]
故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。
（4）给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式
如果物体漂浮， 则：ρ物∶ρ液=V排∶V物。
其中，V物=V排+V露。 [1]
（5）若物体完全浸没在水中，则有：
ρ物∶ρ液=G物∶F浮，证明如下：
物体完全浸没在水中时，有V排=V物，根据F浮=G排=ρ液gV排和G物=m物g =ρ物gV物得：
V排=F浮∶ρ液g=G物∶ρ物g=V物，化简得：
ρ物∶ρ液=G物∶F浮
注：若液体密度和物体沉浮状态已知，可根据（4）和（5）计算出物体的平均密度。同理若物体密度和物体沉浮状态已知，可计算液体的平均密度。
其中：重力可通过弹簧测力计或天平测得（G=mg）；
浮力可通过排开液体的重力测得，或者由量筒读取排开液体的体积测得（G排=m排g=ρ液gV排），同时测得排开液体的体积。
规则物体的体积可直接由几何公式求得，不规则物体的体积通过完全浸入液体时排出的液体体积由量筒读取测得（若物体漂浮在液体上，可用针压法、悬吊重物法、排沙法等测量物体的体积）