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铁做成船可以在海里飘着,石头是不是也可以?

时间:2022-06-05 20:02 点击:151 编辑:邮轮网

阿基米德看到这题后吐血三升。简单来说,物体能不能在水里飘着,关键在于浮力和重力的较量!

1、浮力的来源流体有一种特性,它会流动,从而会充斥着整个空间。物体在空间内,会被流体包裹着。就像我们人体站在地面上,大气包裹着我们整个身体表面。同样的,在水中的物体,也同样被水包裹着。

地球存在引力,它无时无刻不在吸引着地球上的所有物体,其中就包含着大气和水。由于空间毕竟有限,大气和水太多。因此就会有高低之分。以大气为例,大气层有厚度。高度越低,大气密度也就越大。这是因为,低层的大气会受到高层大气的重力作用,当然,对于大气这种重力较小。但是,如果是大海中的水,高层的水由于自重的作用,会压迫底层的水。随着高度的增加,这种压迫力也越大,如下图(其实,这就是静水压力)。

静水压力的一个特性就是任意方向,因为水的流动的。因此,一个在水中的物体,其上下表面由于高度差,存在压强差,这个压强差就是浮力。

2、浮力跟物体的密度没有太大的关系本题中的石头、铁等等材料,其密度都远大于水,按道理会沉下去的,实际情况也正是如此。一个铁疙瘩扔水里,自然下沉。但是,同样也存在另一种现实:铁船也能航行。所以,物体的密度跟漂浮没有太大的关系(不是毫无关系)。

船这种物体,虽然密度比水大,但是是“空心”的。漂浮在海面上的物体,之所以能够漂浮,就是浮力大于重力。对于船舶来讲,通常自重是设计好的。也就是说对于给定的自重,我们只要想办法让浮力大过重力就可以了。根据静水压强公式,显然提高船舶的吃水深度能够提高压强。但是这样的话船只就变得非常的高,显然不太实际。

静水压强的单位是pa,也就是单位面积的受力。一个很显然的办法就出现了:增大船与水的接触面积。这样虽然没有提高静水压强,但是接触面积增加,大大增加了浮力。所以,同样质量的铁,把船造的大一些,船壁薄一些,浮力就会大很多。

3、水并不能载万物虽然,任何固体,我们都可以把它做成船型,从而增大与水的接触面积,提高浮力,从而让物体漂浮于水面。但是,这仅仅针对不溶于水的物体,不与水发生反应的物体。

像易溶于水的,或者遇水激烈化学反应的,比如糖、盐、金属钠等等,都无法被水承载。

虽然这个问题并不是很吸引人,但是我还想来吐槽一番。

无论是水,还是铁,大家都没有什么了不起的,不就是都想往下挤嘛。这就是浮力的本源,“大家都想往下挤,谁怂谁在上面飘着”。浮力的来源是引力。

在太空深处或者失重的环境下就没有浮力。在普通大气压力下,失重的情况下,大家随便飘着就好,不会挤来挤去。

在地球上就不行,因为在地球引力的作用下大家都要往下挤,那么谁厉害就要看谁能挤了。换句话说,在同等单位的情况下,谁的质量大,谁就更能挤下去。

浮力的计算就是根据这个原理来的,上下压力差,就是浮力的大小。物体的质量一定,那么影响它压力的因素就主要集中在面积体积上,所以密度小的物体就挤不过水,会上浮。

既然是比谁能挤,那么能流动的东西似乎更有优势一些。铁沙子肯定比铁船容易沉底,水泥结构的船的船照样可以漂浮在水面上。二战前后甚至造过数万吨级别的钢筋混凝土船。

归根结底,并不是因为水可以载万物,恰恰相反,水因为自己很轻,所以才飘了起来变成了海洋。比水厉害的东西都在海底老老实实的躺着。

要比谁能载万物,那还要是重一些的元素,比如黄金。把黄金做成沙子,充上气让它流动起来,上面应该能飘很多东西。

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