阿基米德浮体原理

固体力学

• 变形
• 弹性
  • 线性
• 可塑性
• 胡克定律
• 压力
• 有限应变
• 无穷小应变
• 兼容性
• 弯曲
• 联系技师
  • 摩擦
• 材料失效理论
• 断裂力学

流体力学流变学

科学家们

• 伯努利
• 波义耳
• 柯西
• 查尔斯
• 欧拉
• 菲克
• 盖-吕萨克
• 格雷厄姆
• 胡克
• 牛顿
• 纳维
• 诺尔
• 帕斯卡
• 斯托克斯
• 特鲁斯戴尔

• v
• t
• e

阿基米德浮体原理（也称为阿基米德原理）指出，施加在完全或部分浸入液体中的物体上的向上浮力等于物体排开的液体重量。 阿基米德浮体原理是流体力学的基础物理定律。 它是由锡拉丘兹的阿基米德制定的。

在论浮体上，阿基米德建议（约公元前 246 年）：

任何完全或部分浸没在流体或液体中的物体，都会被一个等于该物体排开的流体重量的力浮起。

阿基米德浮体原理允许计算任何部分或完全浸没在流体中的漂浮物体的浮力。 物体向下的力就是它的重量。 物体上的向上力或浮力是由上面的阿基米德浮体原理陈述的。 因此，作用在物体上的合力是浮力大小与其重量之差。 如果这个合力为正，则物体上升； 如果为负，则物体下沉； 如果为零，则该物体是中性浮力的——也就是说，它保持在原地，既不上升也不下沉。 简而言之，阿基米德浮体原理指出，当身体部分或完全浸没在液体中时，它会经历明显的重量损失，这等于身体浸入部分所排开的液体重量（ 秒）。

考虑一个浸入流体中的长方体，其顶面和底面与重力方向正交（假设在立方体的拉伸范围内保持不变）。 流体将对每个面施加一个法向力，但只有顶部和底部的法向力会产生浮力。 底面和顶面之间的压力差与高度（浸没深度的差异）成正比。 将压力差乘以面的面积得出长方体上的净力 ⁠ ⁠— 浮力 ⁠ ⁠— 大小等于被长方体排开的流体的重量。 通过将足够多的任意小的长方体相加，可以将此推理扩展到不规则形状，因此，无论淹没物体的形状如何，浮力都等于排出流体的重量。

置换流体的重量 = 真空中物体的重量 − 流体中物体的重量 {displaystyle {text{ 置换流体的重量}}={text{真空中物体的重量}}-{text{ 流体中物体的重量}},}

被置换流体的重量与被置换流体的体积成正比（如果周围流体密度均匀）。 物体在流体中的重量减少，因为作用在它上面的力，这叫做上推力。 简单来说，该原理表明，物体受到的浮力 (Fb) 等于物体排开的流体的重量，或者流体的密度 (ρ) 乘以淹没体积 (V) 乘以重力 （G）

我们可以用等式表达这种关系：

F a = ρ g V {displaystyle F_{a}=rho gV}

其中 F a {displaystyle F_{a}} 表示施加在水下物体上的浮力， ρ {displaystyle rho } 表示流体的密度， V {displaystyle V} 表示体积 位移的流体，g {displaystyle g} 是重力加速度。因此，在质量相同的完全淹没的物体中，体积越大的物体浮力越大。

假设一块石头在重力作用下在真空中用绳子悬挂时的重量为 10 牛顿。 假设，当将岩石放入水中时，它排开重量为 3 牛顿的水。 然后它施加在它悬挂的绳子上的力将是 10 牛顿减去 3 牛顿的浮力：10 – 3 = 7 牛顿。 浮力减少了完全沉入海底的物体的表观重量。 将物体举过水面通常比将其拉出水面更容易。

对于完全浸没的物体，阿基米德浮体原理可以重新表述如下：

表观浸入重量 = 物体重量 − 置换流体重量 {displaystyle {text{表观浸入重量}}={text{物体重量}}-{text{置换流体重量}} ,}。