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阿基米德原理

2020-04-09 21:00

浸入静止液体中的物体所受浮力的大小,等于该物体所排开的液体重量,浮力浮力的方向竖直向上,其作用线通过所排开液体的体积形心。该原理为古希腊科学家阿基米德于公元前250年所发现,故称为阿基米德原理。阿基米德原理对部分浸没于液体中的物体也完全适用,在实际中应用很广。

物体在水中的静水压力示意图

图示为一浸没于静止液体中的物体,其所受到的静水总压力P可分解成水平分力Px、Py和垂直分力Pz。用一个母线平行于Ox轴线的外切柱面将物体分成左右两部分,显然此两部分的表面面积在铅垂平面上的投影相等,在液面以下的位置也相同。因此,作用在左右两部分表面上的静水总压力的水平分力大小相等(Px左=Px右),方向相反,所以水平分力Px=Px左-Px右=0。同理,Py=0。可见,作用在浸没物体表面上的静水总压力在任何方面的水平分力都为零。

垂直分力Pz的求法是,用一个母线平行于z轴的外切柱面将物体分成上下两部分,则作用在物体上的垂直分力Pz是上下两部分曲面上的垂直压力的合力。根据求算静水总压力的方法,做上下两部分曲面的压力体,抵消后剩下的压力体体积正好等于物体的体积。设物体的体积为V,液体的密度为ρ,重力加速度为g,则垂直分力Pz=ρgV,方向朝上。所以浸没于液体中的物体所受到的液体总压力是一个铅垂压力,其大小等于物体所排开的同体积的液体重量,方向向上,故称为浮力浮力,其作用线通过所排开液体的体积形心,该点称为浮心浮心。

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