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浮力是作用在与重力相反的方向浸没在流体中的物体上的力。当将物体放置在流体中时，物体的重量会沿重力的相反方向向下推动流体（液体或气体），而浮力则将物体向上推动。通常，可以使用以下公式计算浮力 F_b = V_小号 ×D×g，其中F_b 是浮力，V_小号 是浸没部分的体积，D是物体周围流体的密度，g是重力。要了解如何确定物体的浮力，请从下面的步骤1开始。

脚步

方法2之1：使用浮动力方程

1. 

   查找音量 物体的浸没部分。 作用在物体上的浮力与物体的浸没体积部分直接相关。换句话说，实体的下沉越大，浮力就越强。即，即使物体完全浸没在液体中，仍然有浮力作用在其上。为了开始计算作用在物体上的浮力，第一步通常是确定浸泡在流体中的体积的体积。在浮力方程中，该值必须以m表示。
   • 对于完全浸没在流体中的物体，浸没的体积将等于物体本身的体积。对于流体的上清液，我们仅考虑流体表面以下的体积分数。
   • 例如，假设我们想找到作用于漂浮在水中的橡胶球的浮力。如果球是一个直径为1 m的理想球体，并且恰好浸没了一半，它就漂浮了，我们可以通过计算整个球的体积并将其分成两半来找到浸没部分的体积。由于球体的体积为（4/3）π（半径），所以球的体积为（4/3）π（0.5）= 0.524 m。 0.524 / 2 = 下沉了0.262 m.

2. 

   
   
   找到流体的密度。 寻找浮力的下一步是确定周围液体的密度（kg / m）。密度是通过物质或物质的质量与其相应体积之比测量的量。对于体积相等的两个对象，密度较高的对象将较重。一般的经验法则是，流体的密度越高，浮力作用于沉入其中的身体的能力就越大。对于流体，通常最简单的确定密度的方法是通过参考。
   • 在上面的示例中，球漂浮在水中。参考研究文献告诉我们，水具有特定的密度 1,000公斤/米.
   • 技术文献中给出了许多常见流体的密度。您可以在此处找到此列表。

3. 

   
   
   找到重力（或向下的另一个力）。 无论物体是沉入还是漂浮在流体中，它始终处于重力作用下。实际上，这个向下的力常数约为 9.81牛顿/千克。但是，如果还有其他作用在流体上的力和沉入其中的物体（例如径向力），则在计算整个系统的总“向下”力时，也必须考虑该力。
   • 在上面的示例中，如果我们有一个正常的静态系统，则可以假定作用在流体和物体上的唯一向下力是标准重力- 9.81牛顿/千克.

4. 

   
   
   将体积乘以密度和重力。 当您获得物体体积（m），流体密度（kg / m）和重力（或牛顿/千克系统的向下力）的值时，找到浮力变得容易。 。只需将它们三倍即可找到牛顿的浮动力。
   • 通过将值插入方程式F中来解决示例问题_b = V_小号 ×D×g F_b = 0.262 m×1,000千克/ m×9.81 N / kg = 2,570牛顿。其他单位将互相歼灭，只剩下牛顿单位。

5. 

   通过与重力比较确定对象是否漂浮。 使用浮力方程式，您可以轻松找到将物体推离液体的力。但是，如果再采取一步，您也可以确定物料是漂浮还是沉入流体中。求出作用在整个身体上的浮力（即，使用V的整个体积_小号），然后通过方程G =（物体的质量）（9.81 m / s）找到吸引物体的重力。如果浮动力大于重力，则物体将浮动。另一方面，如果重力较大，则物体将下沉。如果这两个力相等，那么我们说 暂停.
   • 悬浮物体在水中时不会漂浮在水上或沉入底部。它将悬浮在表面和底部之间的液体中。
   • 例如，假设我们想知道直径为0.75 m，高度为1.25 m的20 kg圆柱形木箱是否可以漂浮在水中。对于此问题，我们必须执行几个步骤：
     • 首先是使用圆柱体积V =π（半径）（高度）的公式来查找体积。 V =π（0.375）（1.25）= 0.55米.
     • 接下来，假设我们知道标准重力和水的密度，我们求解作用在桶上的浮力。 0.55 m×1000千克/米×9.81 N /千克= 5,395.5牛顿.
     • 现在我们必须找到作用在木板箱上的重力。 G =（20千克）（9.81 m / s）= 196.2牛顿。这个结果比浮力小得多，因此枪管会漂浮。

6. 

   当流体是气体时，使用相同的计算。 解决浮力问题时，请不要忘记流体不必一定是液体。尽管与其他类型的物质相比，气体的密度非常小，但气体也被称为流体，并且气体仍可以排斥其中的一些漂浮物。氦气泡就是证明。由于气泡中的氦气比周围的气体（空气）轻，气泡会飞走！广告

方法2之2：对浮动力进行简单实验

1. 

   将小碗放在大碗中。 在房子里只有几个物体，您将很容易在实践中看到浮力的影响。在此实验中，我们表明，当一个物体被淹没时，它将受到浮力的影响，因为它取代了等于被淹没物体体积的流体量。在进行实验的过程中，我们还展示了如何在实践中找到物体的浮力。首先，您将一个小的无盖容器（例如碗或杯子）放在一个较大的容器（例如一个大碗或水桶）中。

2. 

   用水将边缘到边缘的小容器装满。 您必须将水倒在靠近边缘的地方，不要洒水。在这一步要小心！如果让水溢出，则必须完全清空大容器并重新开始。
   • 对于本实验，我们假设水的密度为1000 kg / m。除非您使用盐水或完全不同的液体，否则大多数水的密度都接近此参考值，因此结果不会受到影响。
   • 如果您有滴管，则可以用它将水滴入内部容器，以便水位达到边缘。

3. 

   浸入一个小物体。 接下来，寻找一种可以舒适地放入没有水损坏的小容器中的物体。找到该对象的千克重量（您应该使用磅作为读数单位，然后将其转换为千克）。然后将物体缓慢浸入水中，不要弄湿手指，直到它开始漂浮或几乎不能握住它，然后释放该物体。您应该看到一些水从内部容器的边缘溢出到外部容器中。
   • 对于此示例，假设我们将0.05千克的玩具车压入其内部容器中。我们不需要知道汽车的体积来计算浮力，正如我们下一步将要知道的那样。

4. 

   收集并测量溢水量。 当您将物体压入水中时，它会代替一些水-否则您将没有空间将其浸入水中。当水将水推出路径时，水会排斥并产生浮力。从内部容器中收集溢出的水，并将其倒入小量杯中。杯子中的水量应等于浸没物体的体积。
   • 换句话说，如果物体漂浮，则溢出的水量将等于淹没在水面之下的物体的量。如果物体被淹没，溢出的水量将等于整个物体的量。

5. 

   计算溢出的水量。 由于您知道水的密度并且可以测量量杯中溢出的水量，因此您将计算出水量。将体积转换为m（像这样的在线单位转换器可以在这里提供帮助），然后乘以水的密度（1,000 kg / m）。
   • 在上面的示例中，假定玩具车浸没在其内部容器中，并且占用约2汤匙（0.00003 m）的水。要找到水的质量，请将其乘以密度：1,000 kg / m×0.00003 m = 0.03公斤.

6. 

   比较置换水的量和物体的质量。 现在您已经了解了淹没水和被驱逐水的质量，请比较这两个值。如果物体的质量大于排出的水量，则物体将下沉。另一方面，如果排出的水量较大，则物体将漂浮。在实践中，这是浮力的原理-对于浮体，其置换的水量必须大于浮体本身的质量。
   • 因此，质量轻但体积大的物体是最好的漂浮物。此属性表明空心物体可以很好地漂浮。让我们看一下独木舟-它漂浮得很好，因为它的内部是空心的，因此它可以吸收大量的水，但是质量并不算太重。如果独木舟的内部较厚，它将无法很好地漂浮。
   • 在上面的示例中，质量为0.05千克的车辆比排出的水量大0.03千克。这与我们观察到的一致：汽车沉没了。
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忠告

• 每次称重后，请使用零位可调秤，以获取准确值。

你需要什么

• 小杯子或碗
• 大碗或桶
• 可以浸入水中的小物体（例如橡胶球）
• 量杯