完全沉入水底的石块不受浮力,但又排开了水,如何理解?
一个正方体方块完全沉入水底,完全接触不留缝隙,根据浮力产生的原因分析,方块底部不受压力,左右前后所受力平衡,因此方块应该不受浮力。但是根据浮力公式,即ρgv排,方块在水底...
一个正方体方块完全沉入水底,完全接触不留缝隙,根据浮力产生的原因分析,方块底部不受压力,左右前后所受力平衡,因此方块应该不受浮力。但是根据浮力公式,即ρgv排,方块在水底肯定排开了一定体积水,所以方块应该受浮力。
请问,应该如何理解上述问题。 展开
请问,应该如何理解上述问题。 展开
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注意前提条件是“正方体方块完全沉入水底,完全接触不留缝隙”,那么方块就相当于是水底的一部分,其仅受到上方水体的压力。
浮力实质上是浸入液体中的物体受到下方与上方液体压力的差值(注意液体内部的压强为各个方向),可以理解为物体受到液体向上的压力大于向下的压力(因为下方的深度一定大于上方的深度),那么如果下方没有液体,则仅受到上方液体的压力。
用正方体做例子,当其正向(上下表面与液面平行,边长x)浸没于液体中时,不妨取上表面深度h,下表面就是h+x,那么上表面受到向下的压强为ρgh,下表面受到向上的压强为ρg(h+x),所以压强差为ρgx,乘以上下表面的面积x²就得到压力差(也就是浮力):ρgx³,也就是ρgv排的形式;对于其它不规则的物体也同理,证明需要用到微积分,这里略去。
特殊情形:对于漂浮在液面上的物体,其仅受到液体向上的压力;对于紧密接触到底部的物体(即本题的情形),仅受到液体向下的压力。
浮力实质上是浸入液体中的物体受到下方与上方液体压力的差值(注意液体内部的压强为各个方向),可以理解为物体受到液体向上的压力大于向下的压力(因为下方的深度一定大于上方的深度),那么如果下方没有液体,则仅受到上方液体的压力。
用正方体做例子,当其正向(上下表面与液面平行,边长x)浸没于液体中时,不妨取上表面深度h,下表面就是h+x,那么上表面受到向下的压强为ρgh,下表面受到向上的压强为ρg(h+x),所以压强差为ρgx,乘以上下表面的面积x²就得到压力差(也就是浮力):ρgx³,也就是ρgv排的形式;对于其它不规则的物体也同理,证明需要用到微积分,这里略去。
特殊情形:对于漂浮在液面上的物体,其仅受到液体向上的压力;对于紧密接触到底部的物体(即本题的情形),仅受到液体向下的压力。
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