尤明庆

(河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454010)

浮力杂谈

尤明庆1)

(河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454010)

固体在液体或气体中的浮力是流体力学以及中学物理课程的重要内容，也与工程技术和日常生活密切相关.本文摘录了文献中关于浮力定律的若干论述，并给出一个简化证明；分析了多种浮力现象及所含力学原理以供课堂教学参考.

力学史，浮力定律，表面张力，溺水

静止流体的内力垂直于作用面，单位面积的内力称为压强或压力，其数值与方向无关；由竖直柱体的力平衡可知，两点压强差就是高度差与流体重度的乘积，等价于单位体积流体的重力势能与压强之和处处相等.这就是帕斯卡(Pascal，1623—1662)定律，据此积分流体作用于固体表面压强得到 “物体在液体中所受浮力等于其排开液体的重量”，即浮力定律或阿基米德(Archimedes,287 BC—212 BC)定律[1].与流体压强相比，浮力与生活有着更密切的关系.

1 金冠澡盆的故事

许多科普读物都基于金冠澡盆的故事介绍浮力定律；不过，一些叙述似不够准确，如[2]：

“有一天他从澡盆里跳出来，跑到大街上大喊：‘我找到了！’因为他坐进澡盆时，看见了水从盆缘溢流出来，于是想出了计算制作国王皇冠用了多少黄金的方法——把皇冠放入注满水的容器中，溢出水的体积相当于皇冠的体积.这就是人尽皆知的浮力定律.”

金冠的故事出现于公元前1世纪罗马建筑师维特鲁乌斯(Marcus Vitruvius Pollio)的著作[34]，但未见于阿基米德的著……