物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況分析

胡義嘎

（赤峰學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況分析

胡義嘎

（赤峰學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

簡(jiǎn)要分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況，對(duì)物體在流體里移動(dòng)情況及受力情況進(jìn)行分類，進(jìn)而分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況.

物體；流體；移動(dòng)；受力情況；浮力；做功情況；分析

1 引言

流體力學(xué)，是研究流體(液體和氣體)的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科.主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用的力學(xué)分支.流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，它主要研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)的規(guī)律.流體力學(xué)涉及的范圍比較廣，在生活、環(huán)保、科學(xué)技術(shù)及工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值.

全面系統(tǒng)地分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況，是流體力學(xué)的一個(gè)重要的研究課題.不但對(duì)豐富流體力學(xué)的學(xué)術(shù)研究具有很好的理論價(jià)值，并且為解決有關(guān)流體力學(xué)的實(shí)際問(wèn)題具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值.雖然，在有關(guān)書籍、雜志、學(xué)報(bào)里看到一些分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況的論述，但都是比較片面、比較單一，不夠全面、不夠系統(tǒng).所以，全面系統(tǒng)地分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況，是一項(xiàng)很有必要、并且具有重要意義和學(xué)術(shù)價(jià)值的工作.

2 研究方法

我們由人類長(zhǎng)期的科學(xué)研究工作經(jīng)歷和具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題一次直接解決是比較麻煩、比較困難的.但是，如果我們應(yīng)用“分析與綜合”的研究方法，先把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，把它們一個(gè)一個(gè)地分析研究，分別都解決好了之后，再把它們綜合在一起，就能夠比較容易解決這個(gè)問(wèn)題.

一般來(lái)說(shuō)，物體在流體里所處的位置有各種各樣，物體在流體里移動(dòng)的情況有多種多樣，物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中所受力也有多種多樣，這些力的做功情況當(dāng)然也錯(cuò)綜復(fù)雜.所以，一次直接解決有關(guān)物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力做功的綜合性具體問(wèn)題是比較麻煩、比較困難的.這時(shí)，我們應(yīng)用“分析與綜合”的研究方法，根據(jù)實(shí)際情況先把它們分解成若干基本情況、基本途徑、基本類型等多個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，把它們一個(gè)一個(gè)地分析研究，分別都解決好了之后，根據(jù)具體問(wèn)題再把它們綜合在一起，就能夠比較容易解決有關(guān)物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力做功的理論上的和實(shí)際中的復(fù)雜問(wèn)題.

3 物體在流體里移動(dòng)情況及受力的分類

3.1 物體在流體里移動(dòng)情況的分類

一般來(lái)說(shuō)，物體在流體里移動(dòng)情況比較復(fù)雜，有多種多樣的運(yùn)動(dòng)形式.但是，無(wú)論怎么復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)的基本形式有上浮、下沉、平移、轉(zhuǎn)動(dòng)等.所以說(shuō)，物體在流體里移動(dòng)的一般情況雖然比較復(fù)雜，但是實(shí)際上往往是以上運(yùn)動(dòng)的基本形式中不同內(nèi)容的不同組合.或者說(shuō)，把一個(gè)物體在流體里比較復(fù)雜的移動(dòng)分解成上浮、下沉、平移、轉(zhuǎn)動(dòng)等若干個(gè)運(yùn)動(dòng)的基本形式.

3.2 物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中受力的分類

在實(shí)際中，物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中，移動(dòng)情況各種各樣，受力情況多種多樣，分析研究比較復(fù)雜.但是，我們對(duì)物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中的受力情況進(jìn)行分類的話，主要受到壓力（壓力差-浮力）、重力、摩擦力、粘滯阻力、外力等力的作用.

4 物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況分析

通常，物體在流體里的移動(dòng)情況比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)形式多種多樣；物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中，受力情況比較復(fù)雜，受力情況各種各樣.我們?cè)谶@里，重點(diǎn)分析研究基本情況和主要問(wèn)題.即：分別分析研究物體在流體里上浮、下沉、平移過(guò)程中浮力及其它力的做功情況.

4.1 物體在流體里上浮過(guò)程中浮力及其它力的做功情況

根據(jù)功的定義，物體在流體里上浮過(guò)程中，各力的具體做功情況是：由于浮力方向與位移方向相同，所以浮力做正功；由于重力方向與位移方向相反，所以重力做負(fù)功；由于粘滯阻力（摩擦力）方向與位移方向相反，所以粘滯阻力（摩擦力）做負(fù)功；外力做正功還是做負(fù)功或是不做功，由具體情況決定.外力方向向上時(shí)，做正功；外力方向向下時(shí)，做負(fù)功；外力在水平方向上或不存在外力或外力之和等于零時(shí)，不做功.

用公式（表達(dá)式）表示如下：

W=∑Wi=Fh·-G·h-f·h±F·h

或W=∫dw=∫Fh·dh-∫G·dh-∫f·dh±∫F·dh

4.2 物體在流體里下沉過(guò)程中浮力及其它力的做功情況

根據(jù)功的定義，物體在流體里下沉過(guò)程中，各力的具體做功情況是：由于浮力方向與位移方向相反，所以浮力做負(fù)功；由于重力方向與位移方向相同，所以重力做正功；由于粘滯阻力（摩擦力）方向與位移方向相反，所以粘滯阻力（摩擦力）做負(fù)功；外力做正功還是做負(fù)功或是不做功，由具體情況決定.外力方向向上時(shí)，做負(fù)功；外力方向向下時(shí)，做正功；外力在水平方向上或不存在外力或外力之和等于零時(shí)，不做功.

用公式（表達(dá)式）表示如下：

W=∑Wi=-Fh·+G·h-f·h±F·h

或W=∫dW=-∫Fh·dh+∫G·dh-∫f·dh±∫F·dh

4.3 物體在流體里平移過(guò)程中浮力及其它力的做功情況

根據(jù)功的定義，物體在流體里平移過(guò)程中，各力的具體做功情況是：由于浮力方向與位移方向垂直，所以浮力不做功；由于重力方向與位移方向垂直，所以重力不做功；由于粘滯阻力（摩擦力）方向與位移方向相反，所以粘滯阻力（摩擦力）做負(fù)功；外力做正功還是做負(fù)功或是不做功，由具體情況決定.外力方向向上或向下時(shí)，不做功；外力在水平方向上并與平移方向相同時(shí)，做正功.外力在水平方向上并與平移方向相反時(shí)，做負(fù)功.外力在水平方向上的合力等于零或在水平方向上不存在外力時(shí)，不做功.

用公式（表達(dá)式）表示如下：

W=∑Wi=-f·h±F·h

或W=∫dw=-∫f·dh±∫F·dh

5 結(jié)論

通過(guò)以上分析研究，我們得出如下結(jié)論：全面系統(tǒng)地分析研究物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力的做功情況，是一項(xiàng)很有必要、并且具有重要意義和學(xué)術(shù)價(jià)值的工作.一次直接解決比較麻煩、比較困難的有關(guān)物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中浮力及其它力做功的具體問(wèn)題，應(yīng)用“分析與綜合”的研究方法，根據(jù)實(shí)際情況先把復(fù)雜問(wèn)題分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的基本問(wèn)題（基本情況、基本途徑、基本類型等），把它們一個(gè)一個(gè)地分析研究，分別都解決好了之后，根據(jù)具體問(wèn)題再把它們綜合在一起，就能夠比較容易解決.物體在流體里的移動(dòng)情況無(wú)論怎么復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)的基本形式有上浮、下沉、平移、轉(zhuǎn)動(dòng)等.所以說(shuō)，把物體在流體里比較復(fù)雜的移動(dòng)可以分解成上浮、下沉、平移、轉(zhuǎn)動(dòng)等若干個(gè)運(yùn)動(dòng)的基本形式.物體在流體里移動(dòng)過(guò)程中，主要受到壓力（壓力差-浮力）、重力、摩擦力、粘滯阻力、外力等力的作用.物體在流體里的移動(dòng)過(guò)程中做功情況比較復(fù)雜，但是我們應(yīng)用“分析與綜合”的研究方法，根據(jù)功的定義，分別分析研究物體在流體里上浮、下沉、平移等基本過(guò)程中浮力及其它力的做功情況之后進(jìn)行綜合，即可解決.

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1673-260X（2013）07-0015-02