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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。經過多年的不懈努力和廣大顧客的支持、信任,無論是從投資規模或銷售業績,內蒙古通遼浪淘沙潛水發展有限公司早已成為 水下切割業界里的經營企業之一。 為更好迎合市場發展需要,常年備有大量 水下切割現貨供應,價格實惠、貨源充足、規格齊全、提貨便利,致力于為客人提供優質產品和一站式的便捷采購服務。 顧客為上,優質服務。竭誠與各地客商共同合作發展!
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