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冷門科普:你對「浮力」有多少誤解?

2024-04-27科學

浮力問題

A、B、C的體積相同,並且它們都靜止在水中,水也沒有流動。

(我建議大家選完再看下文)

接受過九年義務教育的人,應該都聽過 阿基米德原理 :物體受到的浮力,等於排開的液體的重力。

所以,上面那個問題的答案很明顯嗎?

我覺得並不明顯。

很多人可能就是被 阿基米德原理 誤導了,覺得第二個選項正確。

但實際上, 阿基米德原理 有適用範圍:

  • 只適用於靜態液體
  • 只適用於和液體保持相對靜止的物體
  • 只適用於沒沈底的物體
  • 在本文開篇那個問題中,最關鍵的是第三條: 只適用於沒沈底的物體

    C物體沈底了,它受到的浮力就不能再用 阿基米德原理 來判斷。

    我們要清楚,浮力的本質是: 液體對物體的「總壓力」(所有壓力的合力)

    阿基米德原理 只是液體壓力規律的一個推論。

    液體壓力的規律是:越深的地方,液體壓力越大。並且任意一點的液體壓力都是全方位的,不是只往下壓。

  • 物體上方的液體,會把物體向下壓。
  • 物體下方的液體,會把物體向上壓。
  • 物體下方的液體壓力更大,才導致液體對物體的「總壓力」向上,表現出浮力

    物體一旦沈底,物體下方的液體就少了,導致浮力不等於物體排開的液體的重力, 阿基米德原理 失效。

    對於本文開篇那個問題, C物體的下方完全沒有液體,所以液體根本就沒把C物體往上壓

    那麽,這說明C物體受到的浮力為零,本文開篇那個問題的第三個選項正確嗎?

    我們要清楚兩點:

  • 浮力的本質,是液體對物體的「總壓力」(所有壓力的合力)。
  • 力是向量,有大小,也有方向。浮力當然也不例外。
  • 從以上兩點來看,本文開篇那個問題中,液體對C物體的「總壓力」的大小最大,但方向向下。

    巧的是,問題問的就是: A、B、C受到的浮力大小關系

    所以,根據液體壓力的規律,很容易發現正確選項是:A<B<C

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