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水的浮力和潛水員的穩性、水的浮力
（一）浮力的概念
把一塊木板放入水中，它會浮在水面，用彈餐秤稱一個浸在水里的物體，其重量比在空氣中稱的重量
輕。這些事實說明浸在液體中的物體會受到一個向上的力。這種方向向上的托力，稱為液體的浮力。
浮力是怎樣產生的呢？
我們將一個正方體放入盛水的容器中，見圖21設A、 B兩
面平行于水面。A 面到水面的深度為h。B 面到水面的深度為 ho。
從中可以看出側面 C和D，E和F處于同一深度，故彼此受到
的靜水壓力大小相等，方向相反，互相抵消。但A 面和B面則不
C
B
同，根據 2-1 式可知，B面壓強大于 A面壓強。即：
Pgh2> pgh,
E
設A、B面的面積分別為 s，顯然B面的壓力一定大于 A面
式中：D一物體受到的浮力，N
8一重力加速度，N/kg
p一液體的密度，kg/m3
V一物體排開液體的體積，
m
對于純水，如果口的單位用KN，g取9.8Nkg，則2-3式可簡化為
D=9.8V(kN)
(2-4)
（三）物體的沉浮
一塊鋼板放入水中會沉到水底，但是用鋼板制造的船卻可漂浮在水面。為什么會有這種現象呢，原來，
沒在水中的物體除受到向下的重力 W外，還受到向上的浮力 D，見圖2-2。物體的沉浮是由D和 W共同
作用的結果。
當 W=D時，合力DW=0，此時物體可以在液體內部任何位置平衡。我
們把物體的這種狀態叫懸浮狀態（也叫中性狀態)。
當 D>W 時，合力 D-W>0，方向向上，物體會溧浮在水面，我們把物體
D
的這種狀態叫漂浮狀態（也叫正浮力狀態）。
當 D-W 時，合力 W-D>0，方向向下，物體會沉到水底，我們把物體的
這種狀態叫下沉狀態（也叫負浮力狀態)。
W
顯然，在水中的物體只能處于這三種狀態中的一種。我們調節D和W
的大小。可以改變物體的沉浮狀態（簡稱為浮態)。
圖 2-2 水中物體受力圖
對物體的浮態進一步分析，實際上決定物體匯浮的因素是物體和液體各自的平均密度。當物體的平均
密度等于液體的密度時，星懸浮狀態，當物體的平均密度小于液體的密度時，呈漂浮狀態：反之，星下沉狀態。
例22 欲把一個邊長為 15cm 的正方體鋼塊(密度 p=7.8kg /cm’>從水底打撈出水，至少需多大的力？
解：鋼塊在水中分別受到向上的浮力 D 和向下的重力 w，打撈所需的力是它們間的合力。
D=9.8V=9.8x0.15°=0.033(kN) =33 (N)
W=gpV=9.8x78×0.15°=0.258(kN)=258(N)
W-D=258-33=225(N)
?至少需 225N 的力才能將鐵塊打撈出水面。
（四）潛水員的沉浮原理
潛水員在水中的沉浮和一般物體在水中單純的沉浮有所不同。一般物體在水中的浮態完全取決于物體
所受到的浮力和自重的差值，這個差值是固定不變的，故只能處于三種浮態中的一種。
一般物體的沉浮可
以稱做重力沉浮。潛水員和魚類在水中的沉浮相類似。
我們知道魚類在水中的沉浮，一方面通過腹內的鰾，
改變自身的排水體積，從而改變浮力和自重的差值，達到沉浮目的，這屬于重力沅浮。另一方面，運用尾
和鰭的推力達到潛游和浮游的目的，這種沉浮稱做動力沉浮。
潛水員在水中的匯浮，一種是重力沉浮，一種是動力沉浮。重潛水屬于重力沅浮，重潛水運用了壓重
物（如壓鉛），結合調節潛水服內的空氣墊，使重力和浮力的差值可以在較大范國內任意調整，達到沉浮
目的。
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