阿基米德计算公式

时间:2024-09-04 16:14:38 | 文章来源:教育宝

阿基米德定理是流体静力学的一个重要原理,它指出,浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向竖直向上。这结论是阿基米德首先提出的,故称阿基米德原理。

阿基米德计算公式

数学表达式:F浮=G排=m排·g=ρ液(气)·g·V排。

单位:F浮—牛顿(N),ρ液(气)—kg/m^3,g—N/kg,V排—m^3。

浮力的有关因素:浮力只与ρ液,V排有关,与ρ物(G物),深度无关,与V物无直接关系。

当物体完全浸没在液体或气体时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体时,则V排<V物.

适用范围:液体,气体。

根据浮力产生的原因—上表下表面的压力差:

p=ρ液g(h1-h2)

F浮=F向上-F向下=ρ液g(h1-h2)S=ρ液·g·V排。

定义

浸入静止流体(气体或液体)中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向垂直向上并通过所排开流体的形心。

适用范围

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,所循规律与静力学有所不同。

物理情况

物体在流体中有3种情况,1、漂浮;2、悬浮;3、沉浮。

1、静止时

由于二力平衡

F浮=m物g=ρ物gV物

2、同理

F浮=m物g=ρ物gV物

3、沉浮时

F浮=G排=m排g=ρ液gV排

应用

1、气球

阿基米德原理可用于解释气球的上升机理:充满轻气体的气球的自重小于它所排开的空气的重量(浮力)。

2、排水量

Vmax=m船/ρ水。

由ρ=1,得Vmax=m船/1。

简写:V=m。

即体积常数等于质量常数。合称排水量。

3、积云对流

阿基米德静浮力可使积云对流得以发展,在稳定层结大气中可以产生重力内波。