第五十章浮力
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相信大家都聽過浮力,但是表面張力呢?當然今天的主題是浮力,不是表面張力。
浮力只存在在水面上嗎?我進行過一個舀水實驗。就是把一個容器裡的水倒出一部分,裝入另一容器。
實驗表明兩個容器裡的水都有浮力。你說水面可以被創造,那麼相應地浮力也可以被創造。
但是,被創造出來的浮力來自哪裡?我換個問法:既然浮力可以被創造,那麼是否意味著每層水平面都有浮力呢?
我想是的。為什麼是水平面呢?因為如果不是平面,就會有重力勢能。
在這種情況下,即使有浮力,也會被重力勢能。我們知道水面在完全靜止時就是水平面,因此水體中存在浮力的面就應該是水平面。
在水面上,浮力有多大呢?其實它是每個水平面的部分疊加產生的。我來解釋一下部分。
浮力在向上時必然要克服重力,所以就有損耗。一般來說,離水面越近的水平面的浮力越大。
由於水平面的數量是不可數的,所以這裡就要用到積分。具體公式,我就不說了。
說到這裡,就需要說最大浮力和表面浮力,前者是大於後者。最大浮力是水體的所有水平面的浮力的積分,它是固定的。
而表面浮力由水面的表面積決定,它是不固定的。表面積越大,表面浮力越大。
相應地,也就更加靠近最大浮力。然而,卻無法與最大浮力相等。那麼,它們就絕對不可以相等嗎?
我認為需要極其苛刻的條件才能辦到,而這顯然不是我們可以做到的。
它們相等會發生什麼,我不知道。但是,我隱約感覺這是通往新世界的大門。
水川米也不知把握時間,就一股腦說了這些。我來說一些小的規律。說到浮力,自然就要說液體堆積。
舀水實驗中就有一部分是液體堆積。我們上次提到浮力被打散。注意這裡指的是表面浮力而不是物體所受的浮力。
表面浮力被打散之後,在液體堆積結束時又開始恢復成整體。而水波的本質就是表面浮力一部分一部分地被打散的體現。
當液體堆積結束,表面浮力沒有了阻力就恢復了。而水波自然而然地消失了。
說到浮力,就要提船。船一般都是用木頭做的,而木頭的密度是小於水體的密度的。
所以,船可以漂浮起來。我的外國朋友伽利略說,船是因為它的底面的表面密度小於水體的密度。
為什麼是底面表面密度呢?原來,底面是直接受到水體給予它的浮力的,所以它的表面密度才是船可以漂浮起來的真正原因。
當他說這話時,我就想到了軍艦。軍艦底面明顯不是用木頭製成的,而是用的金屬合金。
一般地,金屬合金的密度都比水體的密度大。如果是這樣,軍艦就不可能漂浮起來。
那麼,軍艦可以漂浮起來的原因是什麼呢?原來軍艦的底部是採取水密空心的結構,這就說明表面密度的說法並不十分準確。
在這裡,我要提出底部底部平均密度的概念。為什麼不是總體平均密度呢?
還是那句話,軍艦受到的浮力是底面在承受的。如果底部平均密度高於水體的密度,那麼軍艦很快就會沉到水裡。
其實說穿了就是底部一定要是有空體,而無空體顯然是不行的。六子風來似乎也是如此,不過大家都沒有在意。
。百度百科上說浮力的大小等於物體所排開的重力。當船的總體平均密度不斷增大時,它的排水重力也會相應增大。
可是,一旦總體平均密度等於水體密度時,浮力就為零。但是,它的排水重力卻不為零。
如果浮力大,排水重力就越大。那麼,排水重力不為零時,浮力怎麼就為零了?
而是相反。還有就是這裡的浮力指的是物體所受的浮力,而不是水體的表面浮力。
物體所受的浮力是受表面浮力的限制,也受物體底面的表面積的限制。
如果水體表面與物體的底面完全接觸,那麼物體所受的浮力就和它的排水重力成正比。
換句話說,就是物體的吃水深度不能超過它的表面高度。為什麼要加表面二字呢?
還是那句話,水體的浮力是透過物體底面也就是外表面來體現的。瑪格麗塔倒是沒有長篇大論,而是簡短了說了幾句。
假設有個外表面全是刺的,但是它是有空體。而且它的空心和實心的體積比是99:1。
那麼,它受到的浮力是怎麼樣的?關於這個問題,大家好好思考。那麼,今天就到這裡。
杜埃尼亞斯最後做著收尾的講話。