阿基米德定律是流体力学中的基本原理,由古希腊学者阿基米德于公元前200年提出。其核心内容如下:
一、定律表述
浸在静止流体中的物体受到的浮力,等于该物体排开的流体重力,方向竖直向上。数学表达式为:
$$F_{\text{浮}} = G_{\text{排开}} = \rho_{\text{流体}} \cdot V_{\text{排开}} \cdot g$$
其中:
$F_{\text{浮}}$ 表示浮力大小;
$\rho_{\text{流体}}$ 表示流体的密度;
$V_{\text{排开}}$ 表示物体排开流体的体积;
$g$ 表示重力加速度。
二、适用范围
该定律不仅适用于液体,也适用于气体。
三、历史意义
浮力计算:
通过测量排开流体的体积或重量,可快速计算浮力,避免直接测量物体密度;
密度鉴别:
如阿基米德鉴别王冠含金量的故事,利用相同重量不同密度的金属排开不同体积的水量;
工程应用:
船舶设计、潜水器浮力调控等工程领域均有重要应用。
四、补充说明
浮力方向总是竖直向上,并通过排开流体的形心作用。若物体部分浸入流体,浮力仍按排开部分的体积计算。
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