了解阿基米德原理：定义、公式和实际应用

阿基米德发现了浮力原理，该原理被用于各种应用，包括船舶。当排出的水的重量等于船的重量时，它使它们能够漂浮。任何形状能够在到达淹没点之前取代其自身重量的水的物体肯定会漂浮。

今天你将了解阿基米德原理的定义、应用、公式、推导、实验、实例和计算。

让我们开始吧！

通过本指南了解流体力学、其用途和类型！

阿基米德原理涉及物体周围的流体施加到物体上的力。该施加的力减少了浸没在流体中的物体的净重。这个原理也可以看作是浮力物理定律，有助于我们理解船舶如何在水中漂浮。

换句话说，任何完全或部分浸没在流体或液体中的物体都会受到等于该物体排开的流体重量的力浮起。在这种情况下，阿基米德原理允许计算任何部分或完全浸入流体中的漂浮物体的浮力。

作用在物体上的向下的力就是我们所说的重量。阿基米德原理指出了作用在物体上的向上力或浮力。因此，物体所受的合力就是浮力大小与其重量之差。

如果该合力为负，则物体肯定会下沉；如果为正，则物体会上升。如果物体的重量为零，则物体处于中性浮力；也就是说，它保持在原位，不会下沉或上升。

简而言之，阿基米德原理指出，当身体完全或部分浸入液体中时，它的重量会明显减轻。这个重量等于身体浸入部分排出的液体的重量。

这一原理可以表述为，浸没在液体中的物体所受到的向上浮力，无论是部分浸没还是完全浸没，都等于该物体排开的液体的重量，并作用在排开的液体的质心处向上的方向。

阿基米德原理的应用

以下是阿基米德原理在各个领域的应用：

潜艇：

由于潜艇与海洋的关系，阿基米德在潜艇中的应用如此普遍。它们之所以能够留在水下，是因为有一个叫做压载舱的部件，可以让水流入其中。这使得潜艇处于水下位置，因为重量大于浮力。

比重计：

为了测量液体的相对密度，比重计是一种使用的仪器。它由铅弹制成，使它们垂直漂浮在液体上。当比重计下沉得越低时，液体的密度就越小。

热气球：

热气球之所以能够漂浮在半空中，是因为热气球的浮力小于周围的空气。所以，当浮力较大时，气球就会下降。这是通过改变气球中的热空气量来实现的。

您还应该通过本指南了解力如何改变运动状态！

阿基米德原理的公式

正如前面所述，阿基米德定律指出，物体上的浮力等于物体排开的流体的重量。数学上可写为

• Fb =ρ x g x V，其中
• Fb是浮力
• P 是流体的密度
• V 是淹没体积
• g 是重力加速度。

阿基米德原理的推导

• 排开液体的质量为。
• 质量 =密度 × 体积 =ρ × V
• 这是因为密度 (ρ) 定义为
• 密度，ρ =质量/体积 =MV
• 因此，排出液体的重量为
• 重量 =质量 × 重力加速度
• W =M × g =ρ × V × g
• 因此，根据阿基米德原理，我们可以写出
• 表观损失重量=排开水的重量=ρ×V×g
• 因此，推力为，
• 推力 =ρ × V × g

地点：

• ρ是液体的密度
• V 是排出液体的体积

推力也称为浮力，因为它使物体漂浮。因此，这个方程也称为浮力定律。

阿基米德原理的解决示例

Q1.计算半径6厘米的钢球浸入水中所产生的力。

• 答：给定，
• 钢球半径 =6 cm =0.06 m
• 钢球的体积，V =4/3πr³
• V =43π(0.063)
• ∴V =9.05 × 10 立方米
• 水的密度，ρ =1000 kg.m⁻³
• 重力加速度，g =9.8 m/s²-
• 阿基米德原理公式
• Fb =ρ × g × V
• Fb =(1000 kg.m⁻3) (9.8 m.s⁻2) (9.05 × 10 m3)
• ∴Fb =8.87 N

Q2。计算浮体 95% 浸入水中时的浮力。水的密度为1000 kg/m3。

答：给定，

• 水的密度，p =1000 kg.m-3
• 阿基米德原理公式
• Fb =ρ × g × V
  或
• Vb × ρb × g =ρ × g × V

地点：

• ρ、g 和 V 分别是水的密度、重力加速度和体积
• Vb、ρb 和 g 是由于浸入物体的重力而产生的体积、密度和加速度
• 重新排列方程，
• ρb=VρVb
• 由于 95% 的身体浸入水中，
• 0.95 × Vb =V
• ∴ρb =950 kg.m⁻³

您还应该通过本指南了解浮力、其公式、示例和应用！

结论

阿基米德原理涉及物体周围的流体施加到物体上的力。该施加的力减少了浸没在流体中的物体的净重。这个原理也可以看作是浮力物理定律，有助于我们理解船舶如何在水中漂浮。