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水下和漂浮物体的浮力和稳定性
15.7
当一个静止物体完全或部分浸没在流体中时,流体会对该物体施加一个力,称为浮力。
这个力通过一个称为浮力中心的点作用。
浮力等于物体排开流体的重量,方向垂直向上,这一现象称为阿基米德原理。
如果一个物体在受到扰动后能够回到其原始位置,则该物体处于稳定平衡状态,这定义了其稳定性。
当物体倾斜时,浮心会发生移动,物体的轴线会与通过新的浮心(即稳心)的垂直线对齐,从而决定物体的稳定性。
当完全浸没的物体在小角度旋转时,若其重心位于浮心之下,则该物体会保持稳定平衡。
当漂浮物体发生倾斜时,即使其重心位于浮心之上,浮力也会发生移动,与重力形成恢复力偶。
然而,高而细长的物体可能会受到倾覆力矩的作用,从而导致不稳定。
在流体力学中,浮力和稳定性是理解水下和漂浮物体行为的关键概念。当静止物体完全或部分浸没在流体中时,流体会对物体施加一种力,称为浮力。该力通过称为浮心的点垂直向上作用,浮心是排开的流体体积的中心。根据阿基米德原理,浮力的大小等于物体排开流体的重量。
物体在流体中的稳定性取决于其移动后返回原始位置的能力…