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阿基米德原理公式

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阿基米德原理的公式及其要点如下:

一、核心公式

基本公式

浮力计算公式为:

$$F_{\text{浮}} = \rho_{\text{液}} \cdot V_{\text{排}} \cdot g$$

其中:

- $F_{\text{浮}}$:浮力(单位:牛顿,N)

- $\rho_{\text{液}}$:液体的密度(单位:千克/立方米,kg/m³)

- $V_{\text{排}}$:物体排开液体的体积(单位:立方米,m³)

- $g$:重力加速度(单位:米/秒²,m/s²,通常取9.8 N/kg)

简化形式

当物体完全浸没时,$V_{\text{排}} = V_{\text{物}}$(物体体积),公式可简化为:

$$F_{\text{浮}} = \rho_{\text{液}} \cdot V_{\text{物}} \cdot g$$

其中 $V_{\text{物}}$ 为物体体积

二、公式说明

适用条件

- 适用于液体或气体中的浮力计算

- 物体需完全或部分浸没在流体中

与重力的关系

浮力本质上是被排开流体的重力,因此:

$$F_{\text{浮}} = G_{\text{排}} = \rho_{\text{液}} \cdot V_{\text{排}} \cdot g$$

其中 $G_{\text{排}}$ 表示排开液体的重力

三、相关公式扩展

物体密度计算

通过测量物体在空气中和液体中的重量差,可计算密度:

$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{m_{\text{空气}} - m_{\text{浸没}}}{V}$$

其中 $m_{\text{空气}}$ 为物体在空气中的质量,$m_{\text{浸没}}$ 为物体浸没在液体中的重量

浮力平衡条件

- 漂浮时:$F_{\text{浮}} = G$(浮力等于重力)

- 下沉时:$F_{\text{浮}} < G$(浮力小于重力)

- 悬浮时:$F_{\text{浮}} = G$(浮力等于重力)

四、注意事项

浮力与物体质量无关,仅与排开流体的体积和流体密度相关

公式仅适用于静止流体,且需考虑浮力的方向(始终向上)

以上公式和说明综合了阿基米德原理的核心内容及其应用场景,适用于初中及高中物理学习。