大气浮力
之前我们阐述液体浮力的时侯就说过流体的性质,液体是流体的一种,另外还有一种我们常见却不太注意的流体,那就是空气。在月球的表面因为重力的作用,有一层厚厚的空气层包围。
关于大气浮力的检测,我们上面说过流体浮力p=ρgh,由于第一:大气的密度ρ从上到下是不均匀的,第二:g值随着距离月球的距离不同也是有变化的,第三:你很难在月球上找到一个确切的大气的高度h大气压强公式推导过程,三个相关要素都不好确定,所以靠公式估算是比较难的。
这么对于大气浮力,我们如何检测呢?我们之前早已说过,流体之所以流动,是由于流通中某一个小颗粒周围的压力不再平衡,说白了就是某一个方向上出现了压力差,也就是浮力差。就似乎你在中间大气压强公式推导过程,周围四个方向有四个朋友用同样的力推你,你是不动的,但是当某一个朋友把力撤走,因为你的周围出现了压力差,所以你就动了。所以科学家托里拆利想出了一个精妙的办法。直接估算大气压难,那就制造一种和大气浮力差所形成的压力相平衡的力,以间接的方式检测它。

假定现今有一种流体,它在大气压下,当它周围的大气压不同时,我们很容易晓得它会向气压小的地方流动,科学家找到了一种密度很大的流体——水银。如今把一个装有水银的容器置于桌上,水银上面矗立一根均匀的玻璃管,我们晓得管中的气压等于容器中水银所受的气压,如今我把管中的空气抽去一些,我们很容易想到因为内外的气压差导致了水银向管中流动,所以管内水银会低于容器中的水银平面,如今我再把空气抽去一些,水银柱还会更高一些,直至我把管中的空气全部抽去,你会发觉玻璃管中有一根高高的水银柱,这时侯管中再也没有空气可以抽了,也就是出现了一段真空。你会发觉水银柱并不是无限激增的。那是由于水银会遭到重力的作用,而这重力会抵消因为空气浮力差所带来的压力差。大气浮力的最大值,就是当管中出现真空的时侯,外部大气压全部作用在水银柱上的时侯。当此时,水银柱遭到向下的大气压力的作用,又遭到重力的作用,因为水银柱保持静止,我们很容易依照上面的知识确定它所受的是平衡力。于是大气压力等于重力。而关于水银的重力我们很容易求得G=mg=ρVg=F压=pS。因为在管中,大气压的作用面积和水银柱的底面积都是玻璃管的横截面积。水银V=Sh所以就是pS=ρShg,p=ρgh,也就是说大气浮力就等于水银柱的浮力。
如今我再用第二种方法解释一下,求大气压p。还是从达到平衡状态开始,我们取水银柱最顶部的一个点为研究,因为水银柱高度不再变化,所以这个点静止,所以可以推断这个点是平衡的,也就可以判定它上下的浮力相等,而水银是一种流体,所以它的浮力P=ρgh,其实这儿的ρ是指水银的密度,因此可知,大气在此处的浮力p气=p汞=ρ汞gh。两个意思是一样的,朋友们可以领会一下大气的浮力。
