水的浮力和什么有关(水的浮力是什么)

本文基于回答网友提问。见下面截图:

浮力等于排出的水的重量，准确表达为:浸在静止流体中的物体的浮力等于该物体所排开的流体的重量。所以所谓浮力等于排出的水的重量，就是说这个重量刚好等于使一个物体漂浮起来的力，而不是排出的水，重量刚好等于物体的重量，不要误会。

浮力的公式为:F-float=ρ液体的gV排，其中F-float代表浮力，ρ液体代表被置换液体的密度，G代表重力加速度，V代表被置换液体的体积。

物体沉入水中时排出的水是物体的体积，而不是物体的重量。这是因为物体的密度不同，同样质量的物体排出的水的体积也不同。

当然，如果你知道物质放入水中是为了排出什么，你也可以通过计算排出的水的体积，然后根据物质的密度计算回来，得到这个物质的重量或体积。

密度

要了解浮力，首先要搞清楚物质的密度。所谓密度，是指一定体积物质的质量。密度越高，质量越大。密度的符号是ρ。密度的单位一般是kg(千克)/m3(立方米)，有时也是g(克)/cm3(立方厘米)。

计算密度的公式是:ρ=m/v.其中ρ代表密度，M是物体的质量，V是体积。根据公式，我们可以用已知求未知，从而得到变形公式:m=ρV或V=m/ρ。第一个公式可以在知道物质质量和体积的前提下求出物质的密度；第二个公式可以在已知密度和体积的前提下求出物质的质量；第三个公式可以在已知质量和密度的前提下求出物质的体积。

地球上任何常见的物质都是由元素组成的，所以物质的密度一般就是组成物质的元素或分子的密度。比如水的密度是1000kg/m3，也可以说是1g/cm3。为了描述方便，我们后面用G/cm3作为单位，省略了标注的单位。

常见物质密度:气体是空气体0.00129，氢气0.00009，氢气0.00018，氖气0.0009，氧气0.00143，氮气0.00126，氟0.001696，氩气0.00178，二氧化碳0.00198，氡气0.000。液体:汽油0.7，酒精0.79，煤油0.8，植物油0.9，水1.0，牛奶1.03，盐酸1.2，硫酸1.8，蜂蜜1.4等。

气体和液体都属于流体，有浮力，而固体的密度很小，但是没有浮力。

常见的固体有:软木0.25、干木0.5~0.8、冰0.92、玻璃2.6、铝2.7、黄冈岩3.0、铸铁7.4、碳钢7.85、铜8.9、银10.5、铅11.3、汞(水银)13.6、金19.32、金。

以上密度以g/cm3为单位，只是一个大概的数字。从这些物质的密度可以看出，一般来说，气体的密度低于液体，液体的密度低于固体，所以只有液态和气态的物质才会产生浮力。但也有例外，固体物质的密度也比液体物质小，如软木和干木材，所以这些固体物质可以漂浮在水面上。

固体物质虽然密度比液体低，但不具有浮力，所以所谓的浮力只是液体和气体中的专利。

物体的密度受气压和温度的影响。在一定压力下，物质的密度会增大，而热胀冷缩时密度会发生变化。所以上面说的纯物质的密度是指在0℃和一个标准海平面大气压下的密度，即101325N/^2或101325帕。

而且一种物质的密度只有纯物质才能精确测量，而现实中很多物质都是化合物，而不是一些纯元素，比如花岗岩，所以密度只是一个大概的想法。

浮力

浮力当然与物质密度有关，但并不完全取决于物质密度。比如钢铁做的船也能浮在水面上，而潜艇既能钻入水中，又能浮在水面上。其实人也一样。他们可以潜水或仰泳。

教科书上对浮力的解释是，浸没在流体中的物体受到流体的垂直支撑，称为浮力。所以浮力是指流体中所有表面的流体压力差，也就是合力。通俗地说，浮力等于物体所排开的流体的重力。

浮力原理是阿基米德在公元245年创立的，它被定义为:Ffloat=Grow，即浮力F等于物体下沉静止后所排开的液体的重力G。公式为F=ρgV，其中ρ代表密度；g为重力常数，约为9.8N/kg；;v代表排出液体的体积，单位为m3。

有些朋友可能觉得这些理论很难理解。通俗地说，浮力的根源是物质密度。虽然钢的密度远高于水，但如果把船的体积放大，平均密度就会远远低于水，这样就能浮在水面上。

例如，碳钢的密度大约是7.85g/cm^3，而水的密度只有1克/立方厘米。所以，如果把一个碳钢块扔进水里，它会“扑通”一声沉到水底。但如果把1kg碳钢做成1立方米的密封盒，其密度就会变成0.001g/cm^3，比水轻1000倍。它还能不浮在水面上吗？

潜艇也是基于这个原理。通过扩大它的体积，它的密度会降低，这样它就能浮在水面上。然而，为了潜入海洋，潜艇配备了压载舱。只要压载舱里灌满海水，潜艇的平均体积密度就会变大，从而下沉。潜艇的深度可以通过压载舱装多少水来调节，潜艇想上浮可以排水。

鱼的肚子里有一个膀胱，就是你杀鱼的时候看到肚子里有一个白色的气泡，可以装气体，气体的密度比水小很多。鱼是靠调节膀胱里的气体量，改变整个体积的密度，从而实现在水中上下浮动的。长期的进化让他们可以灵活地完成这种调整。

人之所以能在水中上下浮动，是因为人体的密度和水的密度差不多，大约1.02g/cm^3，所以手脚稍微动一下就能浮起来沉下去。理论上，人只要在水中保持冷静，就可以将口鼻浮在水面上保持呼吸，但如果没有良好的训练，很难做到这一点。

浮力为啥可以检验物质纯度

传说中的阿基米德浮力定理是在一次强迫实验中发现的。阿基米德是古希腊最伟大的哲学家、数学家、物理学家，甚至被称为百科全书式的科学家，也就是说，他几乎什么都知道，没有什么能难倒他。

有一次，国王让工匠为自己打造一顶纯金王冠。完工后，国王怀疑工匠私自将黄金吞下，所以这顶王冠不是纯金的。但重量和工匠拿的金子是一样的，所以如何判断工匠掺假，难倒了所有大臣和国王。

于是国王把被誉为无所不能的阿基米德叫来，让他解决这个问题，否则就要受到惩罚。阿基米德一时也没办法。他太想念它了。有一天，他正在洗澡，进了浴缸，看到浴缸里的水溢出来了。他欣喜若狂地喊道:“我找到了！”找到了！”又跑了出去。

在实验室做了实验后，他去了皇宫，在国王面前放了两个装满水的罐子。然后他把王冠和一块同样重量的纯金分别放进两个罐子里，罐子里的水溢出来了。他小心翼翼地从两个罐子里收集溢出的水并称重。发现放皇冠的水锅比放纯金的水锅溢出的多，所以断定皇冠掺假。

为什么会这样？这是因为黄金的密度是19.32，其他更便宜的银、铜、铅的密度都比黄金小，所以同样重量做出来的东西体积更大，当然溢出的水也更多。像铂和铱这样密度比黄金大的金属比黄金更稀有也更昂贵。当然，工匠们也不会傻到倒贴，只能用密度更低的金属来造假。

国王惩罚工匠，减少国库损失。但是，这些实验的意义不能和阿基米德的相比，因为是阿基米德发现了浮力定律。物体在液体中获得的浮力等于其排出液体的重量。这一法律对人类文明的引领作用是一顶皇冠无法比拟的。

阿基米德的大脑就是和普通人不一样。这位生活在2200多年前的大师，用一次洗澡就能洗出不朽的定律，而普通人用一辈子的洗澡就能洗出除了一堆肥皂泡和污垢以外的东西。

因为所有的物质都有一个给定的密度，所谓的密度就是质量与体积的比值，所以我们可以利用浮力的原理来衡量物质的纯度。前提是量具和观测尺度足够精确。将一个物体放入装满水的量杯中，通过置换可以得到物质的密度或纯度。通过密度计知道这种物质是什么，纯度有多高。

比如1克黄金的排水量只有0.0518毫升；1克银的排气量为0.0952毫升；1克铜的排气量为0.1124毫升，1克铅的排气量为0.0885毫升，以此类推。

这些物质的纯度可以通过排气量是否满足这些物质的密度得到。但是测量这些物质的纯度和物体体积的方法有很多，这种陈旧笨拙的方法很少使用。

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