在许多浮漂的相关理论文章中都有提到了浮力和上浮力两个概念 。 很多人对上述概念并不清楚, 甚至连“上浮力”的创造者, 对上浮力也是很难认识清楚、说得明白 。 笔者收集了一些资料, 经过一番比较分析, 终于有了一些比较明确的认识和判断, 愿提供给大家研讨, 并希望对有关浮漂的理论研究有参考作用 。
一、上浮力的产生是对漂浮现象的一种误解【浮力 关于钓鱼中浮漂的上浮力解析与说明】有人告诉我们:“浮漂的浮力概念与阿基米德原理中的浮力是有区别的” 。 “钓鱼人所说的‘浮力’和评判浮漂时说这支标‘浮力’大包含着两个内容, 一是浮漂入水排斥水体所产生的向上托的力, 二是选用比重小于水的材料制作浮漂而具有的向上浮的能力, 并包括造型赋予它的适合表达上浮的能力 。 ”“是在浮漂制作时就赋予的能力, 是天生的 。 ”“钓饵将浮漂由4目压沉到2目后, 在空心标尖仍具有一定的上浮力 。
有些人为什么要把浮力分成两种(阿基米德定律中的排水浮力与浮漂本身具有的上浮力呢?)我想, 必定是有特殊原因的 。 这个原因就是对物体在水中的漂浮现象产生了误解 。
把一个物体完全浸入水中, 松开手以后, 可能出现三种状态 。
一种是“悬浮”在水中, 既不沉底也不上浮 。
第二种是“沉底” 。
第三种是向上浮起, 最终“漂浮”在水面上, 也就是物体一部分浸入水中一部分露出水面 。
物体密度等于水密度的, 是笫一种“悬浮”状态;物体密度大于水密度的是第二种“沉底”状态;物体密度小于水密度的是第三种“漂浮”状态 。
为什么物体的密度不同, 在水里它们会有三种不同的状态呢?按阿基米德原理(浮力定律)和重力、浮力二力平衡原理是很容易解释的 。
笫一种悬浮状态, 物体重力和浮力相等, 二力平衡 。 浸入水中的物体处于静止状态, 既不上浮也不下沉 。
第二种沉底状态, 是因为重力大于浮力, 物体沿着重力方向向下运动, 直到沉底, 受到地面支持力作用, 又达到新的平衡状态, 最后也静止不动了 。
第三种状态, 是浮力大于重力, 完全浸入水中的物体会沿着浮力方向向上运动, 从水里冒出来, 使一部分体积露出水面, 一部分体积仍浸入水中, 处于漂浮状态 。 在漂浮状态时达到新的二力平衡, 这时重力没有变化而浮力因排水体积减少而变小且等于重力了 。
漂浮现象确实与物体密度有关 。 究竟有什么关系?
两个体积相同密度不同的物体甲和乙, 甲密度较大、乙密度较小 。 它们完全浸入水中时排水体积相等, 浮力相等, 但重力不等 。 乙的密度小于水时就上浮 。 而且密度越小, 上浮露出水面越多 。 请注意, 是因为什么原因上浮?不是因为密度小、浮力大(两物体受到的浮力一样大), 而是密度小、重力小 。 重力小于浮力就会上浮, 密度越小、重力越小上浮得越多 。 甲的密度较大, 重力较大, 即使上浮也比乙上浮得少 。 简而言之, 在一定体积时, 密度大小决定了重力大小而不能决定浮力大小 。 密度小、重力小的物体产生漂浮现象 。 换句话说, 物体在水中漂浮的原因是密度小、重力小以致重力小于浮力(全部浸入水中时的浮力) 。 从以上几种情况的力学分析中, 我们看到:
1)在悬浮和漂浮状态, 只有重力和浮力两种力在起作用, 没有另外的第三种所谓的上浮力参与作用 。 沉底状态除重力和浮力外还有地面支持力, 也没有另外什么力 。
2)重力和浮力不相等时, 物体处于运动状态 。 物体向上或向下运动的结果, 最终会由二力不平衡状态转化为二力或三力平衡状态 。
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