当一块钢丝水槽棒时,为什么用钢浮子在水上制成的船?

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与水的平均密度相比,船的平均密度很小。
斯托克德斯/盖蒂图像

浮动的标准定义首先由阿基米德并进行类似的事情:液体中的物体的向上力等于流体的重量流离失所用对象。因此,如果船重1,000磅(或公斤),它将沉入直到它流离了1,000磅(或公斤)水为止。前提是船在整个东西被淹没之前将1,000磅的水取代,船只漂浮。

以这样的方式塑造船并不难使船的重量在船完全被水下流离失所。之所以如此简单的原因是,任何船的内部大部分是空气(与立方体不同,整个钢)。与水的平均密度相比,船的平均密度 - 钢与空气的组合非常轻。因此,实际上,很少有船在将船的重量移动之前,就必须浸入水中。

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要问的下一个问题涉及漂浮的本身。水分子如何知道1000磅的何时摆脱困境?事实证明,浮动的实际行为与压力而不是体重。如果您取一列水1英寸平方英尺和1英尺高,它的重量约为0.44磅,具体取决于水的温度(如果您取一列水1厘米平方x 1米高1米,则重量约为100克)。这意味着一列1英尺高的水每平方英寸(PSI)施加0.44磅。同样,一条1米高的水柱施加9,800 pascals(PA)。

如果要淹没一个带有压力表(如图所示)的盒子中的盒子,那么压力表将测量在淹没深度处水的压力:

如果要将盒子浸入1英尺的水中,则量规将读取0.44 psi(如果将其浸入1米,它将读取9,800 PA)。这意味着盒子的底部有一个向上力量通过这种压力将其应用于它。因此,如果盒子是1英尺的平方并浸入1英尺的盒子,则盒子的底部被水压(12英寸 * 12英寸 * 0.44 psi)的水压向上推动(如果盒子为1米,并且淹没1米的深部力量为9,800纽顿)。这只是完全等于流离失所的立方英尺或立方米水的重量!

正是这种向上的水压推到船底,导致船漂浮。在水下的船上的每平方英寸(或平方厘米)都有水压向上推动,这种压力将船浮动。

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