阿基米德定律(流體靜力學術語)

阿基米德定律是流體靜力學的一個重要原理，它指出，浸入靜止流體中的物體受到一個浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量，方向豎直向上並通過所排開流體的形心。這結論是阿基米德首先提出的，故稱阿基米德原理。結論對部分浸入液體中的物體同樣是正確的。同一結論還可以推廣到氣體。

基本介紹

• 中文名：阿基米德定律
• 外文名：Archimedes principle
• 別名：阿基米德原理
• 表達式：F＝γV
• 提出者：阿基米德
• 適用領域：靜止液體、氣體等
• 套用學科：流體靜力學

定義

浸入靜止流體(氣體或液體)中的物體受到一個浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量，方向豎直向上並通過所排開流體的形心，即F_浮=G_液排=m_液排g=gV_排ρ_液（V_排表述物體排開液體的體積）

圖1

歷史

阿基米德發現的浮力原理，奠定了流體靜力學的基礎。傳說希倫王召見阿基米德，讓他鑑定純金王冠是否摻假。他冥思苦想多日，在跨進澡盆洗澡時，從看見水面上升得到啟示，作出了關於浮體問題的重大發現，並通過王冠排出的水量解決了國王的疑問。在著名的《論浮體》一書中，他按照各種固體的形狀和比重的變化來確定其浮於水中的位置，並且詳細闡述和總結了後來聞名於世的阿基米德原理：放在液體中的物體受到向上的浮力，其大小等於物體所排開的液體重量。從此使人們對物體的沉浮有了科學的認識。

適用範圍

阿基米德原理適用於全部或部分浸入靜止流體的物體，要求物體下表面必須與流體接觸（圖1）。

如果物體的下表面並未全部同流體接觸，例如，被水浸沒的橋墩、插入海底的沉船、打入湖底的樁子等，在這類情況下，此時水的作用力並不等於原理中所規定的力。

如果水相對於物體有明顯的流動，此原理也不適用（見伯努利方程）。魚在水中遊動，由於周圍的水受到擾動，用阿基米德原理算出的力只是部分值。這些情形要考慮流體動力學的效應。水翼船受到遠大於浮力的舉力就是動力學效應，所循規律與靜力學有所不同。

套用實例

氣球

阿基米德原理可用於解釋氣球的上升機理：充滿輕氣體的氣球的自重小於它所排開的空氣的重量（浮力）。

液體比重計

對部分浸入液體的比重計，它所受到的浮力：F=W=γV 。

式中W為比重計的重量，V為浸入液體的體積；γ為液體的比重。若已知W和V，可確定比重γ。

排水量

V_max=m_船/ρ_水

由ρ=1,得 V_max=m_船/1

簡寫: V=m

即體積常數等於質量常數，合稱排水量。

積雲對流

阿基米德靜浮力可使積雲對流得以發展，在穩定層結大氣中可以產生重力內波。