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阿基米德浮力原理及其物体的沉浮条件是错误的

来源:N       更新时间:2010-5-7
 
古希腊有个故事说:学者阿基米德为了判断由金匠打造的一顶皇冠的含金量,却为由于不能准确的测定它的体积而苦恼。最后因洗澡看见水溢出浴桶而受到启发,想出了把皇冠放入水中,然后收集所排出的水来确定该皇冠体积的办法,从而完成了任务。

从这里大家可以清楚的看到,这一过程与所谓浮力是毫无关系的。可是不知道从什么时候起,人们却牵强的把它称之为阿基米德浮力原理(定律):“浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体所排开的液体的重量。”——虽然它在今天的中学物理教材中占有不少篇幅,但是它对人们的生活、生产和科研活动却没有任何指导意义,相反却在很大程度上搅乱了人们的思想,防碍着人们的教学。例如:
一、停泊在江河湖海中的轮船,人们如何去收集它们所排开的液体来确定其所受到的浮力大小?
二、该原理提示的方法也是烦琐的。今天人们只需分别称出物体(皇冠)在空气中和在液体中的重量,然后两者相减,就可以确定物体在液体中所受到的浮力大小。
三、根据该原理的说法,在同一液体中,大人排开的液体多受到的浮力就大,小孩排开的液体少受到的浮力就小,可是在这里,二者要么都上浮,要么都下沉。如此,浮力大小的意义何在?
四、由于浮力总是竖直向上的,因此衡量物体所受到的浮力大小的标准,就只能是该物体在某种液体中上浮的高度而不能是其他。例如,人们常说死海的浮力大,就是因为同一物体(例如人吧)在死海中比在其它江河湖海中更能上浮于水面的缘故。可是该原理的说法却与之相反:把形状和体积完全相同的铁块和木块放入同一种液体中,结果铁块下沉,木块上浮。在这里也就是说,所受浮力越大物体也就越住下沉,反之,所受浮力越小物体也就越往上浮。——这样的说法显然与人们的常识是相违背的。
五、更重要的是,由该原理派生出来的“物体的沉浮条件”——即“浸在液体中的物体,如果受到的浮力大于它的重量,物体就上浮;如果所受到的浮力小于它的重量,物体就下沉;如果所受到的浮力等于它的重量,物体就可以停留在液体里的任何深度的地方”的理论,是经不住推敲、站不住脚的。举个例子:一艘铁皮小船放在一个盛满水的盆中,根据上述沉浮条件得知,这时小船的重量m等于所受到的浮力f因而浮于水面,即f=m=浮于水面。接下来我们向船体中注满重量为m的水,根据上述原理可知,物体所受到的浮力等于其排开的液体的重量,即小船因注水而增加的重量,与小船下沉而(排开掉的液体的重量)受到的增大的浮力f,大小始终是相等的,即m=f;虽然如此,这时小船受到的浮力仍然等于小船的重量,即f+f=m+m=浮于水面。可是,这时小船却没有能够继续浮在水面上而却沉入了水底......!对此,上述理论如何解释?

由此让人想起恩格斯一个多世纪前所作出的批评:某些经验主义科学家“举出某一种力——重力、浮力、电触力等等加在所有不能解释的现象上,以为就把这些现象都解释了。如果这些不适用,就举出某种人所不知道的东西,如光素、热素、电素等等。这些臆想出来的东西,现在可以说是巳经被排除了,可是,黑格尔所反对的玩弄力的那种把戏还滑稽可笑的出现着。”①根据以上种种理由,本文认为,所谓阿基米德浮力原理及其“物体的沉浮条件”理应从教材中予以删除,在这里有沉浮原理(即比重-密度大小决定物体沉浮的理论)就足矣。当然,阿基米德用液体来测量不规则的固体体积的办法,今天还是值得借鉴的。


①——恩格斯著《反杜林论》,北京:人民出版社出版1970年出版,第10页。

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请问上述所说对吗?请有理有据的评论。

 

也不知道上面的东西是谁扯出来的。

“三、根据该原理的说法,在同一液体中,大人排开的液体多受到的浮力就大,小孩排开的液体少受到的浮力就小,可是在这里,二者要么都上浮,要么都下沉。如此,浮力大小的意义何在?”
大人排开的液体多,浮力大,是因为他自身的所受重力比小孩大,所以会排开更多的液体,有更大的体积,也可以排开更多的液体,得到更大的浮力。
“要么都上浮,要么都下沉”但是大人明显沉入的更多(因为排开液体更多嘛)

“一、停泊在江河湖海中的轮船,人们如何去收集它们所排开的液体来确定其所受到的浮力大小?”
轮船没入水面以下的体积不就是排开水的体积吗?

“举个例子:一艘铁皮小船放在一个盛满水的盆中,……即f+f=m+m=浮于水面。可是,这时小船却没有能够继续浮在水面上而却沉入了水底……”
注入水的过程中,船没入水中的体积逐渐增大以排开更多的水得到更大的浮力,也主是在逐渐下沉,且此过程中,船内的水面一直会低于船外的水面。当船外的水面高过船的边缘后船就沉没了。

 

浮力定律没问题,仔细想想吧,然后再做一做实验。

 

简直是胡扯,还扯得这么自信,佩服佩服!

 

看来楼主是要好好再复习一下初中物理课了。
按楼主的意思“只用密度知识作简单定性认识即可”,那么钢筋铁骨的军舰密度比水大吧,为什么能浮在水面上?
我就简单的分析一下楼主举的几个例吧。

一、停泊在江河湖海中的轮船,人们如何去收集它们所排开的液体来确定其所受到的浮力大小?

其实要确定他所受到的浮力不需要去收集他排开的液体(如果有必要,这也不是不可能实现的任务),而只要知道轮船的质量就好了,轮船漂浮在水上,他所受到的浮力等于其自身受到的重力。

 

二、该原理提示的方法也是烦琐的。今天人们只需分别称出物体(皇冠)在空气中和在液体中的重量,然后两者相减,就可以确定物体在液体中所受到的浮力大小。

阿基米德不是要测皇冠受到的浮力,而是要测皇冠的体积,然后配合其质量计算其密度。请问楼主有什么更好方法测量不规则物体的体积呢????

 

三、根据该原理的说法,在同一液体中,大人排开的液体多受到的浮力就大,小孩排开的液体少受到的浮力就小,可是在这里,二者要么都上浮,要么都下沉。如此,浮力大小的意义何在?

我实在没看明白楼主的逻辑。
如果大人小孩都上浮,大人受到的浮力肯定比小孩受到的浮力大啊!大人比小孩重嘛!
如果大人小孩都下沉,大人受到的浮力仍然比小孩受到的浮力大,只是没有大到足以浮其成人而已。

 

四、由于浮力总是竖直向上的,因此衡量物体所受到的浮力大小的标准,就只能是该物体在某种液体中上浮的高度而不能是其他。……

不知道这个“衡量物体所受到的浮力大小的标准”是谁制定的?根本没有这种说法!

“把形状和体积完全相同的铁块和木块放入同一种液体中,结果铁块下沉,木块上浮。”这个问题多少还算有点点水准。由于我对液体的密度记得不是很清楚,我将题目稍微改下,方便我称述。把木块改成金块。将它们放入水中,都下沉,其受到的浮力都等于其排开的水受到的重力。如果将它们放入水银中,铁块上浮,金块下沉。金块受到的浮力等于其排开的水银受到的重力。而铁块此时排开的水银的体积是多少呢?显然不等于铁块的体积,因为铁块还有部分浮在液面以上,所以铁块受到的浮力只等于其浸水银的部分排开的水银受到的重力。显然铁块排开的水银的体积小于金块排开的水银的体积。所以铁块受到的浮力小于金块受到的浮力,但因为铁块比金块轻,导致铁块上浮而金块下沉。

 

至于第五点,楼主要搞清楚,当船浮在水面上时排开的水地体积要大于船沉到水底时排开的水的体积,也就是说船浮在水面时受到的浮力大于沉于水里时的浮力。密度比水大的船之所以能浮在水面上是因为他类似中空的造型决定的,所以轮船一旦翻覆就不能再浮在水面上了!!!!

写了好多,休息下!!

 

好好读一下书再来发表,或者好好做几个简单实验再来。拜托!

 

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