設一個棱長為am的均勻正方體停留在液體深hm處,因為一個物體所受浮力為上下表面所受壓力的差,所以
F上=h*液體的密度*g*a*a
F下=(h+a)*液體的密度*g*a*a
F浮=F下-F上=(h+a-h)*a*a*g*液體密度=a的立方*g*液體密度
所以F浮=G排
規則幾何體的公式推導很容易,不是規則幾何體的話,公式推導需要用到三重積分,非常困難,這是大學2年級以后才學到的數學知識。
推一個規則幾何體(以圓柱體為例)
圓柱體以正立狀態放入水中,
假設,其上表面距離水面高度為h1,下表面距離水面高度為h2,底面面積S,那么,它的上表面受到向下的壓力=密度*S*h1*g
下表面受到向上的力=密度*S*h2*g
兩者之差為圓柱受到向上的力,也就是浮力
浮力=密度*S*(h2-h1)*g
h2-h1就是圓柱的高度,
S*圓柱高度,就是圓柱體積,
所以,這個浮力大小,等于:
浮力=液體密度*圓柱體積*g
也就是說,浮力=被圓柱排開的那部分體積的液體,所受到的重力。
阿基米德原理的內容:浸入液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力.
數學表達式:F浮=G排=ρ涂·g·V排.
單位:F浮———牛頓,ρ涂——千克/米3,g%%——牛頓/千克,V排———米3.
浮力的有關因素:浮力只與ρ液,V排有關,與ρ物(G物),h深無關,與V物無直接關系.
適用范圍:液體,氣體.
推導阿基米德原理
根據浮力產生原因——上下表而的壓力差:
p=ρ液gh1,=ρ涂gh2=ρ液g(h1+l).
F浮=F向上-F向下=pl2-l2=ρ液g[h1-(h1+l)]l2=ρ液·g·V排.