誰主“沉浮”

黃才發

位于以色列、巴勒斯坦、約旦三國交界的死海是著名的療養勝地，其最出名的就是人能夠在海面輕松地仰臥不會下沉。為什么不會下沉呢？

相信大家都會回答：因為有浮力。什么是浮力？通俗來講，浸在液體（或氣體）中的物體受到液體（或氣體）對它向上托的力叫浮力。浮力的產生原因是液體（或氣體）對物體的上、下壓力差。浮力方向：豎直向上。

浮力定律也稱阿基米德原理，由阿基米德首先提出。傳說希倫王召見阿基米德，讓他鑒定純金王冠是否摻假。他冥思苦想多日，在跨進澡盆洗澡時，從看見水面上升受到啟發，發現了關于浮體問題的重大規律，并通過王冠排出的水量解答了國王的疑問。阿基米德原理是流體靜力學的一個重要原理：浸入靜止流體（氣體或液體）中的物體受到一個浮力，其大小等于該物體所排開的流體重量，方向豎直向上并通過所排開流體的形心，即F浮=G液排=m液排g=ρ液gV排（V排表示物體排開液體的體積）。

浮力在人們生活和工農業生產中運用非常廣泛。例如，萬噸巨輪在大海上航行，游泳時用的浮板、救生圈，深海里潛行的潛水艇，空中飛的氫氣或氦氣球等，都是浮力的應用。

由上述原理，我們知道萬噸巨輪可以浮在海上的秘密。鋼鐵制造的輪船，船體做成空心，使它排開水的體積增大，受到的浮力增大，船受到的浮力等于自身的重力就浮在水面上了。它是利用物體漂浮在液面的條件F浮=G來工作的，只要船的重力不變，無論船在海里還是河里，它受到的浮力都不變。不過因為海水河水密度不同，造成輪船的吃水線不同。

再來說說死海不死的秘密。其實就是因為海水含鹽分很高，密度比普通水高很多，人的密度較接近水的密度，若物體的密度小于液體的密度，物體就會上浮，因此人在死海會很容易漂浮起來不會下沉。

浮力在生活生產中的應用，通常是圍繞改變流體對物體浮力大小或物體自身重力大小展開。

例如，熱氣球、飛艇艇體的氣囊內充密度比空氣小的氣體，如氫氣或氦氣、熱空氣，借以產生超過氣囊和附帶物體（如吊籃等）重量的浮力時，使飛艇、熱氣球升空，吊艙供人員乘坐和裝載貨物。若要使充滿氦氣或氫氣的氣球或飛艇降回地面，可以放出球內部分氣體，使氣球縮小體積，減小浮力至浮力小于球重力則下降。對于熱氣球，停止加熱，熱空氣冷卻，氣球體積縮小，浮力減小至小于球重力而降回地面。

又如，鹽水選種是我國古代勞動人民發明的一種巧妙挑選種子的方法。把物體浸沒在液體中，當液體密度大于物體密度，浮力大于重力，物體上浮至最終漂浮狀態。當液體密度等于物體密度，物體懸浮。當液體密度小于物體密度，物體下沉。選取合適密度的鹽水就能使果實飽滿的種子下沉從而挑選出質量好的種子。

大家還記得去年12月9日“天宮課堂”第一課中，太空老師王亞平做的浮力消失實驗嗎？地面上由于地球引力作用，乒乓球浮在水面上。而在太空失重環境下，將乒乓球放在盛有水的杯子中，用吸管輕輕一壓，乒乓球可懸浮在水里任意位置。這是因為地面上，液體對乒乓球上下表面的壓強不同，存在壓力差，產生浮力與重力平衡。在太空站，由于完全失重，液體中各處壓強相等，懸浮于液體中的乒乓球上下表面不存在壓力差，物體不受浮力作用，乒乓球將懸浮在水里的任意位置。

乒乓球、空礦泉水瓶、空牙膏皮、空小玻璃瓶、臉盆、生雞蛋、溫開水、剪刀、筷子、空茶葉罐、鑰匙、鹽。

把空小玻璃瓶裝半瓶水，開口朝下放入裝有水的礦泉水瓶中，蓋緊瓶蓋。擠壓瓶身，觀察到小玻璃瓶下沉，一松手，小玻璃瓶上浮。

空礦泉水瓶剪去底部，把乒乓球卡在瓶口，加水下去，乒乓球完全浸沒在水中也不浮起。把它放入裝有水的水槽中，乒乓球浮起來。

把一枚生雞蛋放入溫開水中，雞蛋下沉。往水中不斷加入鹽，直至雞蛋上浮至漂浮狀態。

牙膏皮平展開可以浮在水面上，牙膏皮卷成一團，沉于水底。把空茶葉罐放入水中，浮在水面，液面有所上升。往罐中放入幾十個鑰匙，茶葉罐依舊浮在水面，但液面明顯上升，表示排開水體積增大。