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浮力是我们日常生活中常见的物理现象。当物体浸入液体或气体中时,会受到向上的托举力,这就是浮力。浮力的大小遵循阿基米德原理,等于物体排开液体的重量。图中显示了浸在水中的物体受到向上的浮力和向下的重力作用。
阿基米德原理是浮力的核心定律。它指出,浸在液体中的物体受到的浮力,等于物体排开液体的重量。用公式表示就是浮力等于液体密度乘以重力加速度再乘以排开液体的体积。当物体放入液体中时,液面会上升,上升部分的液体体积就是被排开的体积。
物体在液体中的浮沉状态完全取决于浮力与重力的大小关系。当浮力大于重力时,物体会上浮到液面;当浮力等于重力时,物体会悬浮在液体中的任意位置;当浮力小于重力时,物体会下沉到容器底部。这三种状态在日常生活中都很常见。
浮力原理在现实生活中有广泛应用。轮船利用空心结构增大排水体积,获得足够浮力载重航行。潜水艇通过调节水舱中的水量来控制自身密度,实现上浮和下潜。热气球利用热空气密度小于冷空气的特点产生浮力升空。救生圈等救生设备密度小于水,能为落水者提供浮力支撑。