由一个实验谈浮力与沉船，本文主要内容关键词为：浮力论文,沉船论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
大家都知道，阿基米德原理通常表述为“浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力。”阿基米德原理的运用条件包括三种情况即其一，漂浮；其二，悬浮；其三，物体沉于容器底部，但接触面积极小可看作为零。也只有在这三种情况下才能说物体受液体的浮力。
当浸在液体里的物体与容器底部紧密接触时，一般不讨论它所受到的浮力问题。
下面借此来分析一下在初二物理课本中的一个实验，即取一长方体蜡块放入平底容器中，使蜡块的粗糙面与容器的底面接触，将水缓缓倒入容器，蜡块上浮。其实，并不完全是这样。如图1所示， 设长方体蜡块上表面是平整面，下表面是粗糙面；上表面的面积为S[,1]， 下表面可以完全与容器底面紧密接触的面积S[,2]；上表面距液面深度h，上下两底面之间高度为a。蜡块的质量为m，蜡块的密度为ρ[,蜡]，水的密度为ρ[,水]，水面上的大气压强为ρ[,0]。蜡块受水向上的压力F[,向上]（设下表面与容器底面未接触的地方充满水）， 蜡块受水向下的压力为F[,向下]。则由受力分析可知，蜡块所受水的作用力的合力F
F＝F[,向上]－F[,向下]
＝[ρ[,0]＋ρ[,水]g（h＋a）]（S[,1]－S[,2]）－（ρ[,0]＋ρ[,水]gh）S[*][,1]
＝ρ[,水]gaS[,1]－[ρ[,0]＋ρ[,水]g（h＋a）]S[,2]
很显然，当满足ρ[,水]gaS[,1]〉[ρ[,0]＋ρ[,水]g（h＋a）]S[,2]时，蜡块受到的水的作用力的合力向上；当ρ[,水]gaS[,1] 〈[ρ[,0]＋ρ[,水]g（h＋a）]S[,2]时蜡块所受水的作用力的合力向下，不可能上浮。
最后来解释一下下沉的船只，为什么常常是淤在泥沙中？假设船受到的重力为G，浸没在水中后受到向上的压力F[,向上]， 受到水向下的压力F[,向下]，当船刚沉到水底时，此时船受到水底泥沙的作用力F[,支]≈G－（F[,向上]－F[,向下]）。由于泥沙比较软，发生形变，船只向下移动。其结果使得船底与沙泥紧密接触的面积增大，致使F[,向上]减小。于是泥沙对船的作用力F[,支]进一步增大，F[,向上]进一步减小。这样船只越陷越深。当然也存在水的流动造成泥沙的流动等其他原因。对于沉入泥沙中的船只阿基米德原理不再运用，也不再讨论浮力问题。
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