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浮体

2020-04-09 21:01

漂浮在液面上的物体。一切浸没于液体中或漂浮于液面上的物体受到两个作用力:物体的重力G和浮力Pz。重力的作用线通过重心C垂直向下,浮力的作用线通过浮心D垂直向上。根据G和Pz的大小,有下列3种可能性:①G>Pz时,物体下沉;②G=Pz时,物体可在液体中的任何深度维持平衡;③GPz时,物体浮起,其体积的一部分位于液面以上,相应地减少了浸没在液体中的体积,从而减小了浮力,当所受浮力等于物体重力时,达到平衡位置,称为浮体。

浮体平衡示意图

(a)稳定平衡;(b)不稳定平衡;(c)随遇平衡

浮体受到外界扰动发生倾斜,在外界扰动消失后如浮体能自动恢复原来的平衡状态,则称浮体处于稳定平衡。浮体回复原来平衡状态的能力称为平衡的稳定性。浮体在平衡时的浮力作用线和倾斜后浮力作用线的交点M称为定倾中心。当物体倾斜后M点高于重心C时,重力G与倾斜后的浮力P′z构成一个使浮体恢复到原来平衡位置的转动力矩,如图中(a)所示,浮体处于稳定平衡。反之,如M点低于C点,重力G与倾斜后的浮力P′z构成一个使浮体更加趋于倾斜的转动力矩,浮体处于不稳定平衡,如图中(b)所示。当M点与C点重合,重力G与浮力Pz不会产生力矩,如图中(c)所示,浮体处于随遇平衡状态。

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