神奇的潛水艇

王瑞欣

018年7月，中國海軍最新的“093B型”攻擊型核潛艇震撼亮相.讓外界對中國海軍水下作戰實力有了新的認識.潛水艇按排水量分為大型潛艇（2 000t以上）、中型潛艇（600 t—2 000 t）、小型潛艇（100 t— 600 t）和袖珍潛艇（100 t以下），其中核動力潛艇一般在3 000 t以上，這么大塊頭的潛水艇為什么能在水中自由下沉和上浮呢？

潛水艇的原理

圖1所示的潛水艇有多個蓄水艙（又叫載水艙）.打開進水管，水艙里裝滿海水，潛水艇就會下沉：打開進氣管道，用壓縮空氣把水艙里的海水擠出艙外，潛水艇就開始上浮.原來.潛水艇是通過改變自重來實現下沉和上浮的.潛水艇的外形不變.即潛入水中后排開液體的體積V排不變，而海水密度一般也是不變的，由浮力公式F=p淮gV排可知，潛水艇浸沒在海水中時所受的浮力也是不變的，潛水艇通過注入或排出水艙中水的方式改變自重，當GF浮時，下沉.

自制“潛水艇”

知道了潛水艇下沉和上浮的原理，下面我們自制一個“潛水艇”來演示其下沉和上浮，首先，我們需要圖2、圖3所示的兩個小材料：針筒和帶軟管的水艙（下端較重且開口）.將他們安裝在一起放在水槽中（如圖4）.就做成了一個簡易的潛水艇.然后.我們向外拉注射器.抽出空氣.水就會進入水艙，水艙沉入水底：我們用注射器向水艙中注入空氣.將水艙中的水排出，水艙就會浮到水面上.這是為什么呢？

相信有的同學已經猜到答案了，沒錯，當抽出空氣時，水進入水艙，水艙所受的重力大于浮力，水艙就會沉入水底;同理，向水艙中注入空氣，使水艙中的水被排出，水艙所受的重力小于浮力.水艙就會浮到水面上：向水艙中注入一定量的水，使水艙所受的重力恰好等于浮力.水艙就會懸浮在水中.

責任編輯 蔡華杰