托力的定義
漂浮於流體表面或浸沒於流體之中的物體,受到各方向流體靜壓力的向上合力。其大小等於被物體排開流體的重力。例如石塊的重力大於其同體積水的重量,則下沉到水底。浮木或船體的重力等於其浸入水中部分所排開的水重,所以浮於水面。氣球的重量比它同體積空氣的重力小,即浮力大於重力,所以會上升。這種浸在水中或空氣中,受到水或空氣將物體向上托的力叫“浮力”。例如,從井裡提一桶水,在未離開水面之前比離開水面之後要輕些,這是因為桶受到水的浮力。不僅是水,例如酒精、煤油或水銀等所有的液體,對浸在它裡面的物體都有浮力。
浮力的作用點稱為浮心,浮心顯然與所排開液體體積的形心重合。
產生托力的原因
產生托力的原因,也就是產生浮力的原因。可用浸沒在液體內的正立方體的物體來分析。該物體系全浸之物體,受到四面八方液體的壓力,而且是隨深度的增加而增大的。所以這個正立方體的前後、左右、上下六個面都受到液體的壓力。因為作用在左右兩個側面上的力由於兩側面相對應,而且面積大小相等,又處於液體中相同的深度,所以兩側面上受到的壓力大小相等,方向相反,兩力彼此平衡。同理,作用在前後兩個側面上的壓力也彼此平衡。但是上下兩個面因為在液體中的深度不相同,所以受到的壓強也不相等。上面的壓強小,下面受到的壓強大,下面受到向上的壓力大於上面受到的向下的壓力。液體對物體這個壓力差,就是液體對物體的浮力。這個力等於被物體所排開的液體的重量。當一個浮體的頂部界面接觸不到液體時,則只有作用在底部界面向上的壓力才會產生浮力。至於一個位於容器底面上的物體,並和容器底面密切接觸,那它就只能受到向下作用於物體表面的液體壓力下,所以這個物體不受浮力作用,這種現象並不多,因為只要其間有一層很薄的液膜,就能傳遞壓強,底面就有向上的壓力,物體上下表面有了壓力差,物體就會受到浮力。
關於托力的公式
托力公式的推算
F托=F浮
=F下表面-F上表面
=ρgh2*S-ρgh1*S
=ρgS*Δh
=ρgV
=mg
=G排液
當物體懸浮在液體上時(當未受外力時),F 浮=G物
稍加說明:
(1)h2為正方體下表面到水面距離,h1為正方體上表面到水面距離,Δh為正方體之高。
(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。
但這也沒有什麼可“推算”的——直接由阿基米德原理把文字表述變成式子就行了:浮力=排開液體所受重力——F浮=G排液=m排液·g =ρ液gV排