视频字幕
浮力是液体对浸入其中的物体产生的向上托举力。当物体从空气进入水中时,会受到水的向上推力,这就是浮力。浮力的大小等于液体密度乘以重力加速度再乘以物体排开液体的体积。
液体压强是浮力形成的物理基础。液体压强公式为P等于ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是深度。液体压强具有重要特点:向各个方向都存在,同一深度各方向压强相等,压强大小与深度成正比。深度越大,压强越大。
浸没在液体中的物体,其上下表面受到不同大小的压力。下表面压力等于下表面压强乘以面积,即ρg乘以h加H再乘以S。上表面压力等于上表面压强乘以面积,即ρgh乘以S。两个压力的差值就是ρgHS,这个压力差产生向上的合力,这就是浮力的直接原因。
浮力形成的完整机制可以总结为三个步骤:首先,液体压强随深度增加而增大;其次,物体上下表面受到不同大小的压力,下表面压力大于上表面压力;最后,这个压力差产生向上的合力,这就是浮力。浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。
从压力差公式可以推导出阿基米德原理。压力差等于液体密度乘以重力加速度乘以物体高度乘以底面积。而排开液体的体积等于物体高度乘以底面积,因此浮力等于液体密度乘以重力加速度乘以排开液体体积,这就等于排开液体的重量。这就是著名的阿基米德原理:浮力等于排开液体的重量。