2023年初中物理——浮力計算的推導

阿基在洗澡的時候就發現，物體所受的浮力就等于物體排出的液體所受的重力。

即浮力=G排=m物g=ρ液V物g

本著透過現象看本質的精神，就來杠一杠為什么浮力=G排

1.浮力產生的原因

“浮力產生的原因是壓力差”——初中物理教材

字面理解：壓力差就是物體向上的壓力和向下的壓力的差值

一般分為三種情況：物體漂浮，物體懸浮，物體沉底

若物體為規則圖形且底面與底面完全接觸，則沉底的物體是不受浮力的。

因為物體下方沒有液體，所以物體沒有液體對其產生向上的力，沒有浮力。

若物體處于平衡狀態時，且處于漂浮或懸浮，則浮力=重力

因為物體處于平衡狀態，受平衡力，則重力=浮力

2.壓力差的計算

我們知道壓強=壓力/受力面積——p=F/s

變形可得壓力=壓強×受力面積——F=p×s

以規則物體舉例，如圖所示，定義底面s1，頂面s2，物體高度h1，頂部到水面高度h2，物體底面到水面高度h3。

∵水平面液體壓強p=ρgh

∴s1表面所受壓強p1=ρgh2

s2表面所受壓強p2=ρgh3

∴壓強差=p2-p1=ρgh3-ρgh2=ρg(h3-h2)=ρgh1

∵浮力=壓力差=壓強差×受力面積

體積=底面積×高——V=s×h

∴浮力=壓力差=ρgh1×s=ρgV物

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