浮力是保守力

胡義嘎

（赤峰學院 物理與電子信息工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

浮力是保守力

胡義嘎

（赤峰學院 物理與電子信息工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

求出浮力做功的表達式，并對其進行分析，從浮力作用的空間累計效果——做功的特點對浮力的性質進行了探討研究，證明浮力做功只與初始位置和終止位置有關，而與路徑無關，浮力是一種保守力.

浮力；做功；特點；保守力

1 問題的提出

有關浮力的諸多問題的研究，已是人類幾千年的研究課題.經過長期的研究，人們已經搞清楚了有關浮力的較多方面的問題，但是還有不少問題沒有研究解決，需要我們積極全面深入地研究和解決.對有關浮力問題進行全面深入地研究，不但對解決有關浮力問題提供方便，而且對有關浮力問題的討論和研究也有重要的作用.所以，對有關浮力的諸多問題進行深入地研究和解決，是一項非常重要和必要的工作，本文專門對浮力做功的特點及其性質進行分析研究和闡述.

2 浮力做功的特點

浮力做功的現象比較普遍，我們也能夠比較熟練地解決一般的有關浮力做功的問題.那么，浮力做功有什么特點呢？下面通過浮力做功的分析，探討研究這個問題.假設一個物體從密度為ρ液的液體中的A點經過任一路徑運動到B點，求解在此過程中浮力所做的功.如圖所示.將原點取在液面上，豎直向下為正方向，建立y坐標，則A點坐標為yA、B點坐標為yB.在這個物體的浮心(浮力作用中心)經過的路徑曲線上任取位移元dl，它與浮力間的夾角為θ.那么位移dl上浮力所做的功為

同理可得,當物體從的B點運動到A點的過程中,浮力所做的功為

可見,浮力所做的功只與初始位置和終止位置有關,而與經過的路徑無關.

當物體沉浮過程中所受的浮力發生變化時，如氣泡在液體中上浮，物體露出液面之后的上浮過程，物體浸沒之前的下沉過程等，由上述討論可得，浮力所做的功為

式中,V排是個變量,它與物體的大小、幾何形狀及所處的位置(深度)有關.對確定的物體來說,描述物體大小和形狀的量均為常量,只有描述位置的量y是變量,所以V排只是位置的函數,與路徑無關.此時浮力所做的功,也與路徑無關,只與初始位置和終止位置有關.

3 浮力的性質

由以上關于浮力做功的各種情況的分析討論可知，“浮力所做的功，只與初始位置和終止位置有關，而與路徑無關”.根據保守力的定義：“所做的功，只與初始位置和終止位置有關，而與路徑無關，這種性質的力叫做保守力”，浮力是一種保守力.

4 結論

總結以上的分析討論和研究，得出如下結論：浮力做功具有“只與受力物體的初始位置有關，而與經過的路徑無關”的特點，滿足保守力的條件.所以，浮力是一種保守力.

〔1〕Joseph,H.Spurk.Fluid Mechanics[M].北京:世界圖書出版公司,2001.

〔2〕Potter/M.C.,Wiggert/D.C. Fluid Mechanics[M].北 京:機械工業出版社,2003.

〔3〕R Resnick,D Halliday.物理 學[M].北京:科 學 出 版 社,1980.

〔4〕Л Д Ландау，Е М Лифщиц.場論[M].北京:人民教育出版社,1959.

〔5〕吳望一.流體力學[M].北京:北京大學出版社,2004.

〔6〕葉禹卿,楊雄生.中學物理專題[M].北京:光明日報出版社,1991.

〔7〕程守洙,江之永.普通物理學（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2002.

〔8〕張啟仁.經典場論[M].北京:科學出版社，2004.

G633.7

A

1673-260X（2012）11-0018-01