浮力大小与哪些因素有关
浮力大小与物体浸在液体中的体积(或物体排开液体的体积)、液体的密度有关。
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。
物体在液体中所受浮力的大小,只跟它排开液体体积和液体的密度有关,与物体本身的密度、运动状态、浸没在液体中的深度等因素无关。在水中,比水密度大的物体会下沉,比如石头、铁块;比水密度小的物体会上升,比如塑料、木头,在其他液体和气体中也存在同样的规律。
产生原因
物体上下表面由于处于液体的深度不同,受到液体的压力也不等,下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力,这两个压力之差形成了浮力。浮力的大小与物体排开的液体的多少相关。
以浸在液体中的物体为例,由于液体会产生压强,而且压强随深度增加而增大,且液体内部向各个方向都有压强,因此物体下底面受到的液体向上的压力较大,上底面受到的液体向下的压力较小,物体上、下底面的压力差即表现为竖直向上的浮力。侧面所受到的压力相互抵消。