现代的大轮船都是用钢铁造成的,钢比水重7倍多;船里所载的货物如粮食、机器、建筑器材等也都比水重得多,为什么船载了这么重的东西还能漂浮在水面上呢?
原来,浸在液体里的物体,要受到向上的浮力,其大小等于物体排开液体的重量。如果浸在水中的物体的体积是V,水的比重是d,则浮力:F=V·d钢的比重大,实心的钢块在水中自然是要沉下去的,但造大轮船时,并不是把钢块堆积起来,而是使轮船中的大部分是空的。要增加水的浮力,由上面公式可知,可以增加体积V,也可以增加比重d。实际上水的比重d基本上是不变的,那就只有增大体积V了。
我们可以做个小试验来说明这个问题:把一张薄薄的铁片放在水里,它很快就沉下去了;如果把这张铁片做成一个盒子,重量没有改变,它却能浮在水上;而且,即使在盒子里再装些东西,盒子也仅仅下沉一些,仍能浮在水面上。这是因为铁盒子的体积比铁皮大得多,排开水的重量也大得多,所得浮力也大多了。只要浮力大于铁皮重量,铁盒就不会沉下去。浮力随着物体浸没在水里部分的体积增大而增大,所以盒子里装了东西还能浮在水面上。大轮船内部造成空的,体积V就大大增加了,因此钢铁造的大轮船能浮在水面上。
物体浮沉的定律,是2 000多年前希腊的学者阿基米德发现的,他准确地说:“作用于水中物体上的浮力的大小等于物体所排开水的重量。”
船越大,吃水越深,就意味着船所排开水的重量越大,船所得的浮力也越大,也就可以装载更多的东西。
两个相同的塑料袋,一个折起来,一个装满空气,哪个重有两个相同的塑料袋,一个折起来,一个装满空气,哪个重一些呢?你如果以为装满空气塑料袋会重些,那就错了。
一个塑料袋里装满了空气,似乎应该重一些,但不要忘记它同时又排开了相同体积的空气。
因为装了空气所增加的重量,刚好等于它排开空气所产生的浮力,二者相抵消,结果还是一个塑料袋的重量;而折起来的塑料袋,没有装空气,不增加重量,但它也不多排开空气,因而也不多受浮力,仍是一个塑料袋的重量。所以,两个塑料袋一样重,你若有天平,可以称称看。