狗子:看!河里有一群小鸭子!
老子:是啊,鸭子在游泳。
狗子:可是没看到鸭子动,它是怎么游的啊?
老子:它的身体被水浮起来,脚在水下划动。
狗子:水为什么会把它身体浮起来?
老子:鸭子的腹部扁平,羽毛上有一层油脂。油脂可以把羽毛和水,隔离开来,蓬松的羽毛,包裹大量的空气,整只鸭子如同一个“气囊”,可以漂浮在水上。
狗子:所有物体,在水中都会受到浮力吗?
老子:对啊。浮力是指流体(空气、水等)对放在它中间的物体,产生的向上的力。
狗子:既然放在水里的物体,都能受到浮力,为什么有些物体可以浮起来,有些物体会沉下去?
老子:这是浮力大小,和重力大小的关系问题了。如果物体受到的浮力大于等于它的自重,物体就会上浮。如果物体受到的浮力,小于它的自重,物体就会下沉。
狗子:可是有些很重的物体,也可以浮在水上啊,比如轮船。
老子:是的。一根钢钉很轻,却会沉入水底;一艘轮船很重,却能浮在水上。虽然都是钢铁为原料制造的,但它们的构造不同:钢钉是实心的,轮船是空心的。
轮船采用“空心”法,增大了体积继从而增大了浮力,使它可以浮于水面。轮船所受浮力的大小,通常用排水量来表示。排水量是指轮船满载时,排开的水的质量。
狗子:哦,我懂了。轻的材料自动浮起,重的材料就做成空心的即可浮起。
老子:也可以加外挂。比如,人在游泳时可以套个游泳圈。游泳圈里全是空气,这个圈就可以增加人在水中的浮力,帮助不会游泳的人也轻松浮起。
狗子:拿如果浮在水面上的物体,想沉下去怎么办呢?
老子:那就用相反的办法,一是增加自重,二是减小“空心率”。
增加自重,就是潜水艇可以从水面沉入水底的原因。潜水艇在水下时,由于艇壳不能任意改变,因此浮力是不变的。要想控制艇身上浮、下沉,就只有改变自重。
潜水艇两侧有水舱,与高压气舱相连。高压气体能将水从水舱内排出,减小潜水艇重力,当其小于浮力时,潜水艇上浮;当浮力大小等于重力,潜水艇可在水中任一位置保持静止;关闭高压气舱,使进水口打开,艇自重增大到大于浮力时,潜水艇开始下沉。
狗子:减小“空心率”是怎么回事?
老子:就是把空心的变成实心的。比如一个充气的轮胎,可以漂浮在水面。如果放出里面的气体,浮力减小,轮胎就会下沉。
狗子:所以,浮力和重力的大小关系,决定了物体在水中的状态!
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