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冷门科普:你对「浮力」有多少误解?

2024-04-27科学

浮力问题

A、B、C的体积相同,并且它们都静止在水中,水也没有流动。

(我建议大家选完再看下文)

接受过九年义务教育的人,应该都听过 阿基米德原理 :物体受到的浮力,等于排开的液体的重力。

所以,上面那个问题的答案很明显吗?

我觉得并不明显。

很多人可能就是被 阿基米德原理 误导了,觉得第二个选项正确。

但实际上, 阿基米德原理 有适用范围:

  • 只适用于静态液体
  • 只适用于和液体保持相对静止的物体
  • 只适用于没沉底的物体
  • 在本文开篇那个问题中,最关键的是第三条: 只适用于没沉底的物体

    C物体沉底了,它受到的浮力就不能再用 阿基米德原理 来判断。

    我们要清楚,浮力的本质是: 液体对物体的「总压力」(所有压力的合力)

    阿基米德原理 只是液体压强规律的一个推论。

    液体压强的规律是:越深的地方,液体压强越大。并且任意一点的液体压强都是全方位的,不是只往下压。

  • 物体上方的液体,会把物体向下压。
  • 物体下方的液体,会把物体向上压。
  • 物体下方的液体压强更大,才导致液体对物体的「总压力」向上,表现出浮力

    物体一旦沉底,物体下方的液体就少了,导致浮力不等于物体排开的液体的重力, 阿基米德原理 失效。

    对于本文开篇那个问题, C物体的下方完全没有液体,所以液体根本就没把C物体往上压

    那么,这说明C物体受到的浮力为零,本文开篇那个问题的第三个选项正确吗?

    我们要清楚两点:

  • 浮力的本质,是液体对物体的「总压力」(所有压力的合力)。
  • 力是矢量,有大小,也有方向。浮力当然也不例外。
  • 从以上两点来看,本文开篇那个问题中,液体对C物体的「总压力」的大小最大,但方向向下。

    巧的是,问题问的就是: A、B、C受到的浮力大小关系

    所以,根据液体压强的规律,很容易发现正确选项是:A<B<C

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