浮力阿基米德原理的推导过程如下:
假设一个物体完全浸没在水中,那么F浮力=G排开的水=V排ρ水g=mg=ρ物Vg
其中,F浮力是物体在水中所受的浮力,G排开的水是物体排开的水的重力,V排是物体排开水的体积,ρ水是水的密度,g是重力加速度,ρ物Vg是物体的重力。由于物体是浸没在水中,所以V排=V物。因此,F浮力=ρ物Vg=ρ水Vg。
由此可以得出阿基米德原理:物体在液体中所受的浮力等于它所排开的液体的重力。即F浮力=G排开=ρ液Vg。
希望以上推导过程对你有所帮助。请注意,这里假设物体是完全浸没在水中,如果物体没有完全浸没,浮力数值将大于或小于上述推导结果。
下面是一个简单的例题,用来演示如何应用浮力阿基米德原理来推导浮力的大小:
例题:一个边长为10cm的正方体铁块(密度为7.8g/cm³)放在一个底面积为200cm²的圆柱形容器的底部。已知铁块的高度为10cm,求铁块在水中静止时受到的浮力。
解:根据浮力阿基米德原理,物体在液体中所受的浮力等于物体排开的液体的重力。因此,我们需要先求出铁块在水中排开的液体的体积,再根据密度和重力加速度求出浮力大小。
铁块的体积为:$V = (10 \times 10 \times 10)cm^{3} = 1000cm^{3}$
铁块在水中排开的液体的体积为:$V_{排} = V - V_{底} = 1000 - 200 = 800cm^{3}$
水的密度为1g/cm³,因此铁块在水中受到的浮力为:
F = ρgV = 1 × 9.8 × 800 = 7840N
由于铁块的重力略大于浮力,所以铁块静止时将悬浮在水中,受到的浮力等于重力。因此,这个例题演示了如何应用浮力阿基米德原理来推导浮力的大小。