阿基米德原理计算器

阿基米德原理指出，完全或部分浸入流体中的物体，会受到向上的浮力，其大小等于所排开流体的重力。浮力通过流体密度、排开体积和重力加速度相乘得到。这一简单关系解释了船为何能漂浮、气球为何会上升、水下物体为何感觉更轻，以及如何通过表观重量测定密度。 排开体积是物体位于流体表面以下部分的体积。只要流体未进入内部空腔，完全浸没的固体就会排开与其整个外部体积相等的流体。漂浮物体会调整浸入深度，直到浮力等于自身重力。对于密度均匀的物体，平衡时浸没体积比例等于物体密度除以流体密度。因此，密度为每立方米 600 千克的木块在淡水中漂浮时，约有 60% 的体积浸入水中。 计算器还会将输入排开体积对应的浮力，与同体积物体的重力进行比较。向上合力为正，表示完全浸没的物体趋向上升；为负则趋向下沉。密度相同时产生中性浮力。计算假设密度均匀，两种力均使用输入的当地重力加速度。由于两者都含重力加速度，它会在决定基本浮沉状态的密度比中约去。 流体密度取决于成分、盐度、压力和温度。淡水常近似为每立方米 1000 千克，但准确密度随温度变化。海水密度更高，通常接近每立方米 1025 千克。空气密度低得多，且受海拔和天气影响显著。分析船只、浮体或中空结构时，物体密度应为总质量除以外部体积，并将密封的空腔计入体积。 这个理想模型不考虑表面张力、流体动力升力、附着气泡、流体加速度、可压缩性或与容器的接触。稳定性也不同于竖直方向的受力平衡：即使浮力足以支撑物体漂浮，若重心与浮心产生不稳定力矩，物体仍可能倾覆。结果适用于教学和初步流体力学估算。船舶、起重、潜水和压力容器设计必须采用适当安全系数、准确几何尺寸、载荷工况、自由液面效应及相关工程标准。