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我想问一个有点怪的问题,船舶为什么不会沉?

机动船的动力装置包括:推进装置——主机经减速装置、传动轴系以驱动推进器(旋桨是主要的型式)。首先我有一个直觉,螺旋桨是必然在水下面的,传动轴也应是有一部份是在船里面一部份是在船外面,在船外面的传动轴也应是在水下面的。那么是不是会有水会沿着传动轴流入船里面呢?那么又是如何应对这个问题的呢?

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2010-11-03

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一般来说船的螺旋桨驱动轴同船体结合部分有一套密封装置,可以保证基本不进水。但是长时间使用以后还是要进水的,所以在船体内部还有一个隔离舱,隔离舱内设有水泵将进入隔离舱内的水排出。所以船只沿着传动轴进水是很正常的事情,只要及时排除就是了。

2010-11-03

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浮力大于重力

2010-11-03

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    液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。 漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体的重力。
  例如石块的重力大于其同体积水的重量,则下沉到水底。浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重,所以浮于水面。  气球的重量比它同体积空气的重力小,即浮力大于重力,所以会上升。
  这种浸在水中或空气中,受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力。不仅是水,例如酒精、煤油或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都有浮力。
     编辑本段产生浮力的原因 产生浮力的原因,可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析。该物体系全浸之物体,受到四面八方液体的压力,而且是随深度的增加而增大的。所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力。
  因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应,而且面积大小相等,又处于液体中相同的深度,所以两侧面上受到的压力大小相等,方向相反,两力彼此平衡。  同理,作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡。
  但是上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等。上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。这个力等于被物体所排开的液体的重量。
    当一个浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。至于一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用,这种现象并不多,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。
     编辑本段浮力公式的推算 浮力公式的推算 假设有一正方体沉于水中, F浮=F下表面-F上表面 =ρgh2*S-ρgh1*S =ρgS*Δh =ρgV =mg =G排液 当物体悬浮在液体上时(当未受外力时),F 浮=G物 稍加说明: (1)h2为正方体下表面到水面距离,h1为正方体上表面到水面距离,Δh为正方体之高。
     (2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。 但这也没有什么可“推算”的——直接由阿基米德原理把文字表述变成式子就行了:浮力=排开液体所受重力——F浮=G排液=m排液•g =ρ液gV排 (3)给出沉浮条件(实心物体) ρ物>ρ液, 下沉 ,G物>F浮 ρ物=ρ液, 悬浮 ,G物=F浮 (基本物体是空心的) ρ物<ρ液, 上浮,(静止后漂浮)G物<F浮 ρ物<ρ液, 漂浮,G物<F浮(因为是上浮的最后境界,所以ρ物<ρ液) ρ物>ρ液, 沉底 ,G物=F浮+F杯底对物的支持力(三力平衡)阿基米德 (4)给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式 如果漂浮(这是重要前提!), 则:ρ物∶ρ液=V排∶V物。
     其中,V物=V排+V露 它的变形公式 1. (ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物 2. ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露 ………………………………………… 证明:∵漂浮 ∴F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液V排=ρ物V物,即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘) 另外液体还可以产生比自身重力大的浮力 物体在液体中排开液体的重力等于物体所受浮力 但是液体可以产生比自身重力大的浮力 排液量是一个抽象的概念 排开的液体是当液体凝固时,将固体拿出,用同种液体将空档填满,用来填充的液体量就是排开的液体量 所以产生十牛的浮力不一定需要十牛重的液体,液体可以产生比自身重力大的浮力 例如:一个底面积为30平方厘米的容器中有50牛重的水,将一个底面积为25平方厘米高10厘米的柱体(密度大于水)放入水中 沉入水底(主体下方有少量水,忽略不计)。
    水上升至10厘米高。排水量为250立方厘米,浮力为250牛,而水只有50牛,产生的浮力是液体本身重力的5倍。 当物体在水中完全和地接触是就没有浮力了,因为底部没水就不存在浮力了。
   编辑本段浮力之惑 质疑篇 一、压力差的局限性 一个底面积为12。  56平方米,高2米的木质圆锥体,锥尖向下浸没于水下20米处。因为压力等于压强乘以面积,所以它上表面受到向下的压力大于下表面受到向上的压力,根据压力差推论,它会沉没水底。
  但阿基米德定律认为,它的物重小于它排出的水重,木锥会浮出水面。何况圆锥体是木头做的,而木头会浮出水面,这是自然现象的常识。   1、为什么压力差的推论与自然现象相反呢? 2、圆锥体锥尖向下或向上,根据压力差计算的结果,它们受到的浮力是不相同的。
  但它们排出的水都一样重,根据阿基米德定律,它们受到的浮力应相等。为什么压力差和阿基米德定律得出的结论不一样? 3、物体受到的浮力大小与物体在水中的形状、形态有关吗? 4、压力差能不能解释各种形状(包括不规则)物体在水中受到的浮力大小及其产生的原因。
     5、如果压力差的适用只局限在个别、少数形状的物体。那么这个片面的推论能说明产生浮力的真正原因吗? 二、压力差的矛盾性 把一个底面光滑的木块放进装有底阀的玻璃缸内。
  用手把木块按住,然后往水里放水,淹没木块后,又打开阀门把水放尽。这时候拿起木块,如果检查它的底面与缸接触部位没有水。  就又重新放进缸里,再用手按住,放满水。松手后,我们惊牙地发现:木块会自动浮起。
  (也可以用一些辅助办法让木块的底面无水。比如在木块与缸底接触的四周糊上浆糊,防止进水。但不能增加木块上浮的外来阻力。因为气体的浮力性质与液体相同,所以也可以在空气里作类似实验)根据压力差推论:如果浸没在缸里的木块底面没有水,那么它就没有受到水向上的压力,只受到水向下的压力,也就是说木块没有受到浮力。
    即使我们松手后,木块也不能浮起。 1、为什么实验结果与压力差结论自相矛盾? 2、实验中的木块在缸里排出了与它体积相等的水,根据阿基米德定律,它受到了浮力大小等于它排出的水重。
  为什么压力差却认为木块没有受到浮力呢?它们之间孰对孰错? 3、如果浸没在水里的木块底面没有水,而它依然受到了浮力。  那么,这个浮力是怎样产生的呢? 三、阿基米德定律的矛盾 有甲、乙、丙三只同样大小的模型铁船,用手给甲船施加压力,使之沉入水底。
  把乙船斜放入水,让其自然沉入水底,而丙船则浮在水面上。 1、从实验的结果来看:甲船排出的水最多,乙船排出的水最少。  根据阿基米德定律我们知道:甲船受到的浮力最大,丙船次之,而乙船受到的浮力最小。
  虽然甲船和乙船排出的水重各异,但由于甲船和乙船都沉入水底,它们相同部位在同一水平面上,受到的压强相同。根据压力差计算,它们受到的浮力大小应相等。 ①压力差和阿基米德定律应该是什么关系? ②它们之间为什么矛盾重重?这些矛盾该如何解释? 2、根据书中浮力章节研究物体浮沉的实验得知:当物体排出的水重大于它的物重时,物体浮起。
    可甲船排出的水重也大于它的船重,为什么甲船却没有上浮呢? 3、丙船排出的水重大于乙船,受到的浮力也应比乙船大。但乙船和甲船同沉水底,根据压力差它们受到的浮力相等。
  而甲船排出的水重又大于丙,甲、乙、丙三船究竟谁受到的浮力最大? 四、物体是怎样浮上来的 沉没在水底的物体,当它的重量小于排出的液重时,物体就会浮上来。  物体浮上来,自然是因为受到了浮力,但浮力是怎样作用于物体而使它上浮的呢?压力差认为 :物体四侧受到的压力平衡而相互抵消,只有底面受到向上的压力,上浮的动能理应由此获得。
  但我们要注意,这个向上的压力是由水的压强产生,而在同一水面,水向各个方向产生的压强相等。向上的压力如同支持力一样只对物体起支撑作用。  并不能对物体作功而促使物体上浮。既然物体底面的压力不能产生物体上浮的动能,那浮力是怎样作用于物体而让它上浮的呢? 释疑篇 一、无论是浮在液体表面还是沉没在液中,一切浸在液里的物体都受到液体对它产生的向上的托力,我们把这个向上的托力就叫着浮力。
   液体为什么会产生浮力呢? 二、我们知道水能浮起皮球、树木、救生圈、橡皮艇等许多物体,但当水凝结成冰后,却对这些物体失去了浮力。  为什么同一种物质,当它从液体变成固体时就没有了浮力? 1、这是因为浮力是液体的一种特殊性质。
   2、浮力的产生是由液体自身的特性决定的。 ①流动性:液体总是由高处流向低处,或压强大的一方向压强小的一方流动。 如果没有流动性,物体就不会浮起或沉下,也不会有海洋暖流。
     ②压强的特殊性:液体在同一水平面上,它向各个方向产生的压强相等。 由于这个性质,液体成了一个相互联系的整体。当它任何一点压强的改变,都能引起相邻液压的改变。
   3、压强是产生浮力的主要原因。 (讨论:如果液体之间没有压强,还会不会产生浮力。  ) 三、物体是怎样浮上来的 把一个吸满水的塑胶瓶,瓶口向上。
  然后挤出压瓶壁的两端,水就会从瓶口向上喷射而出。在这个过程中,手指和瓶子都未向上移动位置,但为什么水却往上运动了呢?这是因为我们挤压瓶壁时,瓶中水的压强小于周围瓶壁、瓶底的压强,这些压强下面大、上面小,而水会向压强小的一方流动。
    所以,当我们用手指挤压时,在瓶壁、瓶底合力的作用下,水就会向上运动。 水中的木块向上运动的原理与之相似。只不过前者是液体装在固体里,后者是固体浸在液体里。但它们都有一个共同点:运动物体的压强小于周围的压强,而且压强从下到上逐渐减小。
  物体运动是合力作用的结果。   浸没在水中的木块之所以会浮上来,就是因为自身的压强小于同部位水的压强,这样就出现了压强差。木块便受到四周水的挤压,在底面和四周水压的共同作用下,木块就会向压强小的一方流动而浮出水面。
   ①物体上浮是在底面、四周侧面水压共同作用下的结果。 ②浮力是由合力形成的,并不单单是物体底面向上的压力。   四、浮力产生的原因 液体具有流动性,在重力的作用,便向容器壁、容器底流动而产生压力。
  由于力的作用是相互的,容器底和容器壁也对液体产生一个反作用力,作用力反作用力在液体之间相互作用,就产生了压强。它们大小相等、方向相反,并与深度成正比,同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。
    在没有任何外力的情况下,液体保持静止状态。因为液体具有压强,它们之间才会相互支持,相互联系而形成一个有机的整体。液体中任何一点液压的改变,都会形成压强差,从而引起相邻液压的改变。
  液体就会打破平衡状态产生流动。 1、液体和液体之间相互产生浮力,压强是产生浮力的原因。   2、浮力和它受到的压力大小相等、方向相反,液体保持平衡状态。 3、浮力的性质、大小并不会因外来物体浸入而改变。
   五、浮力定律 压力差和阿基米德定律在解释浮力产生的原因和大小时,都必须要有物体浸在液体里。 液体没有任何外来物体浸入时,它还会不会有浮力?如果有,我们又应该怎样去解释产生浮力的原因和大小呢? 其实,浮力是液体的一种属性,由液体自身的特点形成的,它不会因外来物体的浸入而增大或减小、存在或消亡。
    物体在液中的沉浮是物体在浮力作用下反应出的一种自然现象。而我们该如何透过这些现象,去探寻浮力的本质呢? 1、压强与深度的关系 人潜入水里,会感到发闷,是因为受到了水的压强。
  而水的压强又与深度成正比,所以人要潜入到更深的水里,必须要穿潜水服,而我们到达深海则需要乘坐特制的潜水艇。   2、浮力与压强(深度)的关系 我们常常说的船只搁浅是怎么回事呢?为什么枯水季节有些河道不能通航?浅水港为何不能停靠万吨轮船?其实,所有问题都在告诉我们一个事实,物体受到浮力的大小与液体的深度有关。
   当船运载货物时,它的载重量越大,吃水就越深;载重量越小,吃水就越浅。  而载重量大需要的浮力也会大,载重量小,需要的浮力也小。因此看来,浮力的大小与船只在水中的深度成正比,又正为水的压强也与它的深度成正比。
  所以,我们仔细研究会发现,船只产生的最大压强与它同深度的水压是一样的,载重量大的船吃水深就是因为它压强大的缘故。 既然浮力会随着液体的深度增加,为什么我们做实验时,弹簧称的读数并不会随物体在液中位置的深浅而变化呢? 其实,弹簧称称量的物体在液中不但要受到浮力,还同时受到液体对它施加的压力。
    物体在液中的位置加深时,它受到的浮力增大,而它受到的压力也在同等的增大;当物体在液中的位置变浅,它受到的浮力减小,但它受到的压力也会同等的减小。正是因为浮力和压力同等的增加或减小,弹簧称的读数才不会随物体在液中位置的深浅而变化。
   3、浮力与密度的关系 水和植物油都属于液体,但它们的浮力是否相同呢?让我们先把植物油渗进水中,看看会发生什么现象。  很快,我们会发现植物油全部浮在水面上,并不与水相溶共存,这是什么原因产生的呢?原来,植物油的密度比水小,产生的压强各不相同,质量重的水便会下沉,质量轻的油便会上升。
  轮船从谈水河驶入海里,船身会浮起来一些,就是因为海水的密度比淡水大,它的浮力也相应增大的缘故。 总结以上规律,得出如下结论: 浮力的大小与液体的压强(深度)成正比,与它的密度成正比,与它受到的压力相等,方向相反。
    在没有任何外力的作用下,液体保持静止状态。 六、物体的浮沉 铁和石块在水中下沉,乒乓球、木头、救生圈浮在水面上。同样的物体也会因为液体密度的不同而或沉或浮。
   是什么原因决定物体在液体中的沉浮呢?是物体的质量和重量么? 我们知道,无论质量多大,多重的木头,它都会浮在水面上,而无论质量多小,多轻的石头,它都会沉入水底,这是为什么呢?这是因为木头的密度比水小,而石头的密度比水大的缘故。
     在没有任何外因时,物体的密度大于液体的密度,物体沉下,当物体的密度小于液体的密度,物体浮在液体表面。 为什么物体的沉浮与密度有关呢? 在同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。
  而木头的密度小于水,它产生的压强也小于同体积水的压强;石头的密度大于水,它产生的压强也就大于同体积水的压强。  当木头或石头沉没水中替换同体积水时,因为木头的压强小于周围水的压强会浮出水面,而石头的压强大于周围水的压强会沉入水底。
   压强是决定物体浮沉的重要条件。 当物重大于同体积液重时,在液中的任何深度它产生的压强都大于该位置的液压,物体沉下。 当物重小于同体积液重时,在液中的任何深度,它产生的压强都小于该位置的液压,物体浮起。
     当物重等于同体积液重时,在液中的任何深度,它产生的压强都和该位置的液压相同。物体悬浮。 我们把密度大于空气的气球升上天,把密度大于水的钢铁制造成轮船浮于水,都是通过改变物体的压强来实现的。
   七、浮力的利用 从漂浮在河流上的树林得到启示,古人把木头挖成空心的独木舟,承载人或货物,这是对浮力的最早利用。   但空心的铁球并不一定浮起,实心的木块它也不会沉下。
  所以,物体是否空心并不能决定物体的浮沉。 空心只是利用浮力的一种方法。 人们运用这个道理,不但把密度轻于水的树木制造成船只,也把密度大于水的钢铁制造成军舰、轮船。 为什么空心的物体能够利用浮力呢? 这是因为空心的物体在水中增大了体积,增加了高度,并减小了物体的压强。
    而压强就是决定物体浮沉的重要条件。 空心的牙膏皮和卷成团的牙膏皮它们的重量虽然相同,但前者产生的压强却小于后者,当空心牙膏皮产生的压强小于同高度水深的压强时,它就会浮起。
  而卷成团的牙膏皮产生的压强大于同体积水产生的压强,所以会在水中沉下。 军事上用的潜水艇就是用进排水的方法,增加或减轻潜水艇的重量,从而改变压强,以此来控制潜水艇的沉浮 沈朝斌 2008年7月28日 编辑本段浮力原理的发现 公元前245年,赫农王命令阿基米德(Archimedes)鉴定金匠是否欺骗了他。
    赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重,但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的,但是不允许破坏皇冠。 这看起来是件不可能的事情。
  在公共浴室内,阿基米德注意到他的胳膊浮到水面。他的大脑中闪现出模糊不清的想法。  他把胳膊完全放进水中,全身放松,这时胳膊又浮到水面。 他从浴盆中站起来,浴盆四周的水位下降;再坐下去时,浴盆中的水位又上升了。
   他躺在浴盆中,水位则变得更高了,而他也感觉到自己变轻了。他站起来后,水位下降,他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。   他把差不多同样大小的石块和木块同时放入浴盆,浸入到水中。
  石块下沉到水里,但是他感觉到石块变轻。他必须要向下按着木块才能把它浸到水里。这表明浮力与物体的排水量(物体体积)有关,而不是与物体的重量有关。物体在水中感觉有多重一定与它的密度(物体单位体积的质量)有关。
     阿基米德在此找到了解决国王问题的方法,问题的关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属,它的密度会不相同,在重量相等的情况下,这个皇冠的体积是不同的。 把皇冠和同样重量的金子放进水里,结果发现皇冠排出的水量比金子的大,这表明皇冠是掺假的。
   更为重要的是,阿基米德发现了浮力原理,即水对物体的浮力等于物体所排开水的重量。   。

2010-11-03

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不会沉;船有密封设备;

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