浮力

浮力是指物体在流体（液体和气体）中受到的力，方向与其所受重力相反。浮力来自各表面受流体（液体和气体）压力的差（合力）。浮力的单位是牛顿（N）。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后，国王疑心工匠做的金冠并非纯金制作，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重。 经一大臣建议，国王请来阿基米德检验。最初，阿基米德也是冥思苦想而却无计可施。一天，他在家洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法，来确定金冠的比重。 他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得穿上就跑了出去，大声喊着“Eureka！Eureka！”他经过了进一步的实验以后，便来到了王宫，他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，密度不相同，证明了王冠里掺进了白银。这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律（阿基米德原理）：物体在液体中所获得的浮力，等于物体所排出液体的重量。说明：设物体受到流体的浮力为 F {displaystyle F} 浮，受到流体浮力的物体的重力为 G {displaystyle G} 物，受到流体浮力的物体的密度为 ρ {displaystyle rho } 物，流体的密度为 ρ {displaystyle rho } 流。证明：由二力平衡关系得， F {displaystyle F} 浮 = G {displaystyle =G} 物等式两边同时除以 ρ 1 ⋅ V ⋅ g {displaystyle rho _{1}cdot Vcdot g} 得， V ′ V = ρ ρ 1 {displaystyle {frac {V'}{V}}={frac {rho }{rho _{1}}}}所有在水面上的船只，包括在上浮之后的潜艇，它们所受的正浮力一定大于重力。所以如果要潜下去，潜艇必须得到更多的负浮力，也就是说潜艇或者将自身的重力大于其所受浮力，或者降低其排水量。而相对于排水量（排水的体积）的控制，对于重力的控制则完全可以通过装备一种叫做“沉浮箱”的水箱来控制。即通过控制沉浮箱中的注水情况来改变潜艇的重力。密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力(公式表达为 F {displaystyle F} 浮 = G {displaystyle =G} )的原理制造与工作的。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中，待密度计平稳后，从它的刻度处读出待测液体的密度。通常在实验室里测量密度大于水的液体所用的密度计叫做比重计。测量密度小于水的液体，所用的密度计叫做比轻计。。从③①式可看出，待测液体的密度与密度计排开液体的体积成反比。液体的密度越大，密度计排开液体的体积就越小。 由③式得， h = m / S ρ {displaystyle h=m/Srho } ④ 从④式可以看出深度 h {displaystyle h} 与液体密度 ρ {displaystyle rho } 成反比，根据反比例函数的性质，当密度 ρ {displaystyle rho } 上升时，深度 h {displaystyle h} 并不等值下降，所以密度计刻度是不均匀的。