
浮力(buoyancy)是流体力学中的核心概念,指浸入流体(液体或气体)中的物体受到垂直向上的作用力。其物理本质由阿基米德原理定义:物体所受浮力等于其排开流体的重量,数学表达式为:
$$ Fb = rho{fluid} cdot g cdot V_{displaced} $$
其中$rho{fluid}$是流体密度,$g$为重力加速度,$V{displaced}$为物体排开的流体体积。该原理最早记载于阿基米德《论浮体》著作,中国《考工记》中"水静则平"的记载也涉及相关流体特性观测。
在工程实践中,浮力计算广泛应用于船舶设计(排水量计算)、游泳装备研发(救生衣浮力标准)和气象观测(热气球升空控制)等领域。根据《物理学名词》(科学出版社,2019版)定义,浮力方向始终与重力方向相反,当物体密度小于流体密度时会产生净浮力。
历史文献显示,中国古代"曹冲称象"典故(《三国志》)已蕴含浮力原理的实践应用,通过船体吃水深度的变化间接测量物体重量。现代汉英词典如《新世纪汉英大词典》将"浮力"译为buoyant force,强调其作为矢量力的物理属性。
浮力是流体(液体或气体)对浸入其中的物体施加的竖直向上的力。其核心原理由阿基米德提出,称为阿基米德原理,具体表述为:
$$ F{浮} = rho{流体} cdot g cdot V_{排} $$ 其中:
方向与作用
浮力方向始终竖直向上,与重力方向相反。当浮力大于物体重力时,物体上浮;等于时悬浮;小于时下沉。
影响因素
日常现象
若需进一步了解实验验证或公式推导细节,可参考物理教材中流体力学相关章节。
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