水的浮力在我们的生活中有哪些应用,浮力在生活中的应用与相关原理
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1 轮船能漂浮在水面的原理:钢铁制造的轮船,由于船体做成空心的,使它排开水的体积增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上.它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。(只是海水河水密度不同,轮船的吃水线不同)根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,它在海里和河里浸入水中的体积不同.轮船的大小通常用它的排水量来表示.所谓排水量就是指轮船在 满载时 排开水的质量.轮船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g.而轮船是漂浮在液面上的,F浮=G船+G货=m船g+m货g,因此有m排=m船+m货. 2潜水艇 浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变.潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的(改变自身重力:排水充水).若要下沉,可充水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G.在潜水艇浮出海面的过程中,因为排开水的体积减小,所以浮力逐渐减小,当它在海面上行驶时,受到的浮力大小等于潜水艇的重力(漂浮). 3.气球和飞艇 气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体,热气球里充的是被燃烧器加热、体积膨胀、密度变小了的热空气.F浮=ρ空气gV,G球=ρ气gV+G壳,当F浮≥G球时,气球或飞艇可升上天空.若要使充氦气或氢气的气球或飞艇降回地面,可以放出球内的一部分气体,使气球积缩小,浮力减小,使浮力小于G球.对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会缩小,减小浮力,使浮力小于G球而降回地面.(同理,热空气的向上,冷空气的向下,形成了对流:风) 4.密度计 密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不 同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度越大,密度计浸入液体中的体积则越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,密度计浸入液体中的体积则越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。
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浮力的应用
利用浮力的关键是调节重力与浮力的关系,若保持浮力不变,可改变自身重;若重力不变可改变排开液体或气体的体积。
轮船
(1)工作原理:物体漂浮在水面的原理工作的。
(2)利用把密度比水大的钢材制成空心的使它排开更多的水,增大可利用的浮力。
(3)轮船在河里和海里都是浮体,因而所受浮力相同,根据阿基米德原理,它在海水里比在河水里浸入的体积小。
(4)排水量:轮船满载货物时排开水的质量。
F最大浮力=G船+G满载时货物重
潜水艇
(1)原理:靠改变自身重来实现上浮和下潜的
(2)潜水艇自重的改变取决于水舱内充水或放水的多少。
气球和飞艇
(1) 气球和飞艇内充有密度小于空气的气体——氢气、氦气、热空气等。
(2)原理:利用空气的浮力,通过改变自身体积来实现上升和下降的。
(3)气球上升过程中,空气的密度逐渐变小,当浮力等于重力时,气球就不再上升了。
(4)气球上升过程中,大气压逐渐减小,会导致气球内气压大于气球外气压,气球膨胀,若超过了气球外壳承受的能力,气球就要破裂。