流體力學
浮力
浮力是流體給予放進它裡面的任何東西的向上推力。這就是為什麼你在水下鬆手時海灘球會往上彈、為什麼你在游泳池裡覺得比較輕、為什麼船會浮起來。它回答的問題是:為什麼流體似乎能把物體托住,部分或全部地抵抗它們的重量?
它精確的來源在於壓力隨深度增加的方式。每個沉入的物體都被流體從四面八方擠壓,但它下表面所受的壓力大於上表面,因為底部比較深。因此這些壓力所產生的力並不會互相抵消,而是留下一股淨向上的推力,這股剩餘就是浮力。它的大小由阿基米德原理給出:浮力等於物體所排開的流體的重量,F_b = rho_fluid × V_displaced × g,其中 rho_fluid 是流體密度,V_displaced 是被排開流體的體積,g 是重力加速度。
一個東西是浮還是沉,是這股向上的浮力和物體向下的重量之間的較量。若物體的密度小於流體,浮力勝出,它就浮起來;若密度較大,重量勝出,它就下沉。一個常被忽略的誠實重點:浮力對正在下沉的物體同樣有作用,它並沒有消失,只是不足以把物體托住而已。這正是為什麼石頭在水中感覺比在空氣中輕。
把一塊體積 0.002 m^3 的石頭放入水中,會排開 0.002 m^3 的水,產生向上 F_b = rho g V = 1000 × 9.8 × 0.002 ≈ 20 N 的浮力。若石頭重 50 N,它在水下的視重就只剩 50 − 20 = 30 N。
向上的浮力會讓物體的視重減少,減少的量正好等於它所排開流體的重量。
浮力對下沉的物體同樣有作用;當東西下沉時它並沒有消失,只是比物體的重量小而已。它來自越往下壓力越大。
又稱
另見