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市政工程潜水员培训手册:阿基米德定律简介

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:阿基米德发现的浮力原理奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德,让他鉴定纯金王冠是否掺假。这就是阿基米德定律。对于纯水,如果D的单位用kN,g取9.8 N/kg,则式(2-3)可简化为阿基米德原理适用于全部或部分浸入静止流体的物体,要求物体下表面必须与流体接触。鱼在水中游动,由于周围的水受到扰动,用阿基米德原理算出的力只是部分值。

市政工程潜水员培训手册:阿基米德定律简介

阿基米德发现的浮力原理奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德,让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日,在跨进澡盆洗澡时,从看见水面上升得到启示,做出了关于浮体问题的重大发现,并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。在著名的《论浮体》一书中,他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置,并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理:放在液体中的物体受到向上的浮力,其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。

实验证明,浮力的大小与浸入物体的体积及液体的密度有关。在同一种液体里,浸入物体的体积越大,浮力也越大;液体的密度越大,浮力亦越大。

浮力的大小等于浸没物体排开液体的重量。这就是阿基米德定律。用公式表达为

式中:D——物体受到的浮力,N;

g——重力加速度,N/kg;

ρ——液体的密度,kg/m3;(www.xing528.com)

V——物体排开液体的体积,m3

对于纯水,如果D的单位用kN,g取9.8 N/kg,则式(2-3)可简化为

阿基米德原理适用于全部或部分浸入静止流体的物体,要求物体下表面必须与流体接触。

如果物体的下表面并未全部同流体接触,例如,被水浸没的桥墩、插入海底的沉船、打入湖底的桩子等,在这类情况下,此时水的作用力并不等于原理中所规定的力。

如果水相对于物体有明显的流动,此原理也不适用(见伯努利方程)。鱼在水中游动,由于周围的水受到扰动,用阿基米德原理算出的力只是部分值。这些情形要考虑流体动力学的效应。水翼船受到远大于浮力的举力就是动力学效应,所遵循的规律与静力学有所不同。

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