阿基米德定律是流體靜力學(xué)的一個(gè)重要原理，它指出，浸入靜止流體中的物體受到一個(gè)浮力，其大小等于該物體所排開(kāi)的流體重量，方向豎直向上并通過(guò)所排開(kāi)流體的形心。這結(jié)論是阿基米德首先提出的，故稱(chēng)阿基米德原理。結(jié)論對(duì)部分浸入液體中的物體同樣是正確的。同一結(jié)論還可以推廣到氣體。

定義

浸入靜止流體(氣體或液體)中的物體受到一個(gè)浮力，其大小等于該物體所排開(kāi)的流體重量，方向豎直向上并通過(guò)所排開(kāi)流體的形心，即F浮=G液排=m液排g=gV排ρ液（V排表述物體排開(kāi)液體的體積）

歷史

阿基米德發(fā)現(xiàn)的浮力原理，奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。傳說(shuō)希倫王召見(jiàn)阿基米德，讓他鑒定純金王冠是否摻假。他冥思苦想多日，在跨進(jìn)澡盆洗澡時(shí)，從看見(jiàn)水面上升得到啟示，作出了關(guān)于浮體問(wèn)題的重大發(fā)現(xiàn)，并通過(guò)王冠排出的水量解決了國(guó)王的疑問(wèn)。在著名的《論浮體》一書(shū)中，他按照各種固體的形狀和比重的變化來(lái)確定其浮于水中的位置，并且詳細(xì)闡述和總結(jié)了后來(lái)聞名于世的阿基米德原理：放在液體中的物體受到向上的浮力，其大小等于物體所排開(kāi)的液體重量。從此使人們對(duì)物體的沉浮有了科學(xué)的認(rèn)識(shí)。

適用范圍

阿基米德原理適用于全部或部分浸入靜止流體的物體，要求物體下表面必須與流體接觸（圖1）。

如果物體的下表面并未全部同流體接觸，例如，被水浸沒(méi)的橋墩、插入海底的沉船、打入湖底的樁子等，在這類(lèi)情況下，此時(shí)水的作用力并不等于原理中所規(guī)定的力。

如果水相對(duì)于物體有明顯的流動(dòng)，此原理也不適用（見(jiàn)伯努利方程）。魚(yú)在水中游動(dòng)，由于周?chē)乃艿綌_動(dòng)，用阿基米德原理算出的力只是部分值。這些情形要考慮流體動(dòng)力學(xué)的效應(yīng)。水翼船受到遠(yuǎn)大于浮力的舉力就是動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，所循規(guī)律與靜力學(xué)有所不同。

應(yīng)用實(shí)例

氣球

阿基米德原理可用于解釋氣球的上升機(jī)理：充滿輕氣體的氣球的自重小于它所排開(kāi)的空氣的重量（浮力）。

液體比重計(jì)

對(duì)部分浸入液體的比重計(jì)，它所受到的浮力：F=W=γV。

式中W為比重計(jì)的重量，V為浸入液體的體積；γ為液體的比重。若已知W和V，可確定比重γ。

排水量

Vmax=m船/ρ水

由ρ=1，得Vmax=m船/1

簡(jiǎn)寫(xiě):V=m

即體積常數(shù)等于質(zhì)量常數(shù)，合稱(chēng)排水量。

積云對(duì)流

阿基米德靜浮力可使積云對(duì)流得以發(fā)展，在穩(wěn)定層結(jié)大氣中可以產(chǎn)生重力內(nèi)波。