浮力在日常生活中的应用探析

尹梓涵

摘 要：浮力作为一种典型的物理现象，在我们的日常生活中极为常见，并且有着广泛的应用，对人们的生活、生产起到了巨大的推动作用。基于此，文章将首先简要阐述浮力的原理，并对其在日常生活中的应用展开探析。

关键词：浮力;物理;日常生活;应用

中图分类号：G64.28 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0195-02

在我们的日常生活、生产当中，浮力有着极为广泛的应用且发挥着重要作用，通过对浮力在日常生活中的应用展开深入探析，能够让我们对浮力知识有更为深刻的理解。

1 浮力的原理

浮力是一种浸在液体或者气体中的物体所受到液体或气体竖直向上的托举力，是一种典型的物理现象。浮力的产生原理，我们可选用浸在液体中的正方体进行分析，该正方体完全浸泡在液体中，六个面均受到液体的压力，并且该压力随着深度的增加而增大[1]。其中两侧四个面由于深度相同、面积相同且受力方向相反，所以能够达到平衡;而上下面由于在液体中的深度不同，所以会承受不同的压强，其中下面压强要比上面压强大，便会因此形成压力差，这种压力差便是液体对物体的浮力，而浮力的大小与物体所排开液体的重力相等。

2 浮力在日常生活中的应用

2.1 密度计

密度计作为测量液体密度的专业仪器，其上部为粗细匀称且标有刻度的玻璃管，下部为密封的玻璃泡，在玻璃泡中含有一定量铅粒重物。密度计的工作原理便是浮力知识的实际应用，主要利用了物体漂浮原理F浮=G。不同液体中，密度计受到的浮力也不相同，因此液体密度的增大，所排出液体体积便会减小[2]。具体来讲，将密度计放置到检测液体当中，在玻璃泡内部铅粒的作用下，密度计在液体中能够始终保持竖立状态，上部玻璃管的刻度便是该液体密度与水密度的比值，所以在得出液体密度时，应当将玻璃管刻度与水密度值相乘。如此看来，密度计的工作原理很好地利用了浮力这一物理知识，使得液体密度测量变得更为直观简便，有着较高的应用价值。

2.2 轮船

轮船制作所用材料为钢铁，这一材料的密度要比水大很多，它之所以能够漂浮在水面上，主要是因为船体为空心结构，使其能够排开更多的水，也就增大了它所受到的浮力，此时轮船所受到的浮力与其自身重力相等，从而使其能够漂浮在水面上。由此可见，轮船主要是利用物体漂浮在液面的条件（F浮=G）完成工作的，轮船的重力不发生变化，那么不管是在海里还是河里，它所受到的浮力都不会发生变化，不过由于海水与河水的密度有所不同，根据阿基米德原理，F浮=p液·g·V排，所以轮船在海里所排出的水的体积要比在河里排出水的体积小，也即表明轮船的吃水线存在不同。

所以，对于轮船的大小定义，在生活中我们一般会用排水量予以表示，而排水量也即是结合设计需求，在满载状态下轮船排开水的质量。轮船在满载状态下受到的浮力F浮=G排=m排g，而轮船漂浮在液面上的浮力F浮=G船+G货=m船g +m货g，所以m总=m船+m货。

2.3 潜水艇

潜水艇作为执行水下侦查任务的主要航行器，其工作原理也主要基于浮力的应用。具体来讲，潜水艇充分利用了阿基米德原理进行制作，能够在水中通过改变自身重力去实现完全自由的浮起与沉潜。在潜水艇的侧面有专门用于存储水的水舱，在潜水艇需要沉潜时，便会将水注入水舱当中，此时潜水艇重力便会增大，便会慢慢下沉;在潜水艇需要上浮时，便会利用高压空气将水舱中的水排出，此时潜水艇重力得以减小，而潜水艇受到的浮力大于其重力，则会将其托出水面;当潜水艇需要在一定深度水中停留时，便会保持水舱中有适量的水，能够维持潜水艇自身重力与其所受到的浮力相持平，此时潜水艇便能停留在任意深度的水中，如图1所示。

2.4 热气球

从热气球的结构来看，其主要有吊篮、球囊以及加热设备三大部分构成，其中球囊为密不透气且耐高温的纤维材质制作而成，自重较轻但极为牢固结实[3]，如图4所示。热气球之所以能够产生浮力而漂浮在空中，主要是利用了热空气密度要比冷空气密度小的原理，所以在球囊这一固定不变体积之内，热空气要比冷空气更轻，从而产生了向上托举的浮力，实现热气球的升空。同时，热气球自备的加热设备能够自由把控加热的时间长短以及球囊温度，从而实现对热气球上下升降的控制。此外，还可将各类仪器与热气球一同上升，去检测高空密度、温度以及压力等数据，可见在日常生活生产中有着重要的应用价值。

2.5 盐水选种

在日常生活当中，我们还可利用浮力知识去进行种子的优选。为了提升种子的发芽率，常常会先用盐水选种这一方式，具体来讲也即是将籽粒饱满的种子放置在在浓度适宜的盐水当中，由于种子密度比盐水密度要大，所以正常健康的种子会沉在盐水底部，而干瘪或是被虫蛀的种子密度要比盐水的密度小，所以会慢慢浮于盐水表面，如图2所示。如此一来，便可选择沉降盐水底部的种子进行种植，能够明显提升种子的发芽率。

2.6 飞艇

飞艇的主要结构为椭圆形状且漂浮在空中的气囊，在气囊当中填充入氢气或氦气等气体，这类气体的密度要比空气小，所以能够在空气的浮力之下漂浮在空中。而高空当中的空气较为稀薄，密度减小，所以飞艇达到一定高度之后其浮力便会下降，浮力也会逐步等同自身重力，从而停止上升。如果要控制飞艇下降，则需要将气囊中的气体适量释放，气囊体积变小便会减小其受到的浮力，慢慢飞艇便会下降。

不难看出，我们日常生活中的氢气球玩具的升空原理与飞艇相同，不过氢气球在升空中会因为大气压的不断减小而逐渐膨胀，当膨胀到一定程度时便会发生爆炸，所以氢气球一般难以回到地面。

2.7 潜水浮力背心

潜水员在不同深度的水中，所承受的浮力大小是不同的，并且随着氧气瓶中的氧气不断被消耗，浮力大小还会有所波动。此时潜水员为了能够维持身体受力平衡，则可通过对浮力背心中的气体进行调节。比如潜水员下潜到深水位，便可向背心中充入气体，主要是因为在深水中水压会增大，而气腔中的气体体积会变小，此时通过充气补充便能确保整体浮力不变，否则便会导致潜水员下沉速度不断加快。此外，潜水浮力背心中的气腔气体并非独立存在，而是可以在任意方向流动，如此一来潜水员在水中如果改变姿势，气体能够顺畅的流入每一个方向，到达背心中压力最小位置，从而减少体能消耗。

倘若潜水员在水中遭遇危险情况而需要即刻出水，那么便可向浮力背心中充气，通过浮力的提升去帮助潜水员快速出水。一般情况下，由于海流以及水下活动的原因，潜水员出水地方距离水岸会有一段距离，为了保证潜水员在紧急求生情况下能够拥有更好体力，在潜水背心的浮力帮助下便能持续游很远距离。

3 结语

综上所述，浮力现象在日常生活中极为常见且有着广泛应用，所以现如今对浮力的研究逐渐增多，同时也取得了显著成效与进步。浮力在日常生活中的应用，要想充分发挥其作用，应当充分遵循其原理，结合人类社会的实际需求进行研发，如此一来才能凸显出浮力的实际应用价值。

参考文献

[1] 杨新宇.浮力问题的研究[J].数理化解题研究，2017（29）：61-62.

[2] 肖陽.液体浮力做功定理的应用研究[J].科学咨询，2014（9）：131-132.

[3] 李龙飞.浅谈浮力在日常生活中的应用[J].软件：教学，2014（2）：187-187.