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浮力等于排水的重量 , 準(zhǔn)確表述為:一個浸入靜止流體中物體受到的浮力 , 其大小等于該物體所排開的流體重量 。因此 , 所謂浮力等于排開水的重量 , 是指這個重量剛好等于浮起某物體的力 , 并非排出來的水 , 重量剛好等于物體的重量 , 所以不要理解錯了 。
浮力公式為:F浮=ρ液gV排 , 這里的F浮代表浮力 , ρ液表示被排開液體密度 , g代表重力加速度 , V為排開液體體積 。
而物體沉入水中排出的水 , 是物體的體積 , 不是物體的重量 。這是因為物體密度不一樣 , 同等質(zhì)量的物體排水的體積也不一樣 。
當(dāng)然 , 如果知道放入水中排水的物質(zhì)是什么 , 通過排出水的體積 , 再根據(jù)物質(zhì)的密度來反算 , 也可以得到這個物質(zhì)有多少重量或體積 。
密度要了解浮力 , 首先要弄清物質(zhì)的密度 。所謂密度是指一定體積物質(zhì)的質(zhì)量 , 密度越大同體積質(zhì)量就越大 , 密度符號為ρ , 密度單位一般為kg(千克)/m^3(立方米) , 有時候也用g(克)/cm^3(立方厘米) 。
計算密度的公式為:ρ=m/V 。這里的ρ代表密度 , m是物體質(zhì)量 , V為體積 。根據(jù)公式 , 可以用已知求未知 , 由此得到變形公式:m=ρV或V=m/ρ 。第一個公式可以在已知質(zhì)量和體積的前提下 , 求物質(zhì)的密度;第二個公式可以在已知密度和體積的前提下 , 求物質(zhì)的質(zhì)量;第三個公式可以在已知質(zhì)量和密度的前提下 , 求物質(zhì)體積 。
地球上任何常見物質(zhì)都是由元素組成 , 因此物質(zhì)的密度一般就是組成物質(zhì)的元素或分子密度 , 比如水的密度為1000kg/m^3 , 也可以說是1g/cm^3 。為了敘述方便 , 后面我們采用g/cm^3為單位 , 且省略標(biāo)示單位 。
常見物質(zhì)的密度:氣體有空氣0.00129、氫0.00009、還0.00018、氖0.0009、氧0.00143、氮0.00126、氟0.001696、氬0.00178、二氧化碳0.00198、氡0.00973等等;液體:汽油0.7、酒精0.79、煤油0.8、植物油0.9、水1.0、牛奶1.03、鹽酸1.2、硫酸1.8、蜂蜜1.4等等 。
氣體和液體屬于流體 , 具有浮力 , 而固體密度也很小 , 卻沒有浮力了 。
常見的固體有:軟木0.25、干木頭約0.5~0.8、冰0.92、玻璃2.6、鋁2.7、黃崗巖約3.0、鑄鐵約7.4、碳鋼約7.85、銅8.9、銀10.5、鉛11.3、汞(水銀)13.6、黃金19.32、鉑21.4、銥22.56、鋨22.59等 。
以上密度都是以g/cm^3為單位 , 而且只是個大約數(shù) 。我們從這些物質(zhì)的密度 , 可以看出一般來說氣態(tài)比液態(tài)密度小 , 液態(tài)比固態(tài)密度小 , 因此產(chǎn)生浮力的只有液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì) 。但也有例外 。固態(tài)物質(zhì)也有比液態(tài)物質(zhì)密度小的 , 如軟木和干木頭等 , 因此這些固態(tài)物質(zhì)可以浮在水面上 。
固態(tài)物質(zhì)雖然密度小于液態(tài) , 但不具備浮力 , 因此所謂浮力只是在液態(tài)和氣態(tài)的“專利” 。
物體的密度受氣壓和溫度影響 。在一定壓力下會讓物質(zhì)密度增加 , 而熱漲冷縮也會讓密度發(fā)生變化 , 因此對于上述如果是純物質(zhì)的密度 , 是指在0℃和一個標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣壓下 , 也就是101325 N/^2,或101325Pa情況下的密度 。
而且物質(zhì)的密度一般是純物質(zhì)才能精確衡量 , 而現(xiàn)實中的物質(zhì)有許多是化合物 , 并非某種純元素組成 , 如花崗巖等 , 因此密度只是個大概了 。
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