谁主“沉浮”

黄才发

位于以色列、巴勒斯坦、约旦三国交界的死海是著名的疗养胜地，其最出名的就是人能够在海面轻松地仰卧不会下沉。为什么不会下沉呢？

相信大家都会回答：因为有浮力。什么是浮力？通俗来讲，浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它向上托的力叫浮力。浮力的产生原因是液体（或气体）对物体的上、下压力差。浮力方向：竖直向上。

浮力定律也称阿基米德原理，由阿基米德首先提出。传说希伦王召见阿基米德，让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日，在跨进澡盆洗澡时，从看见水面上升受到启发，发现了关于浮体问题的重大规律，并通过王冠排出的水量解答了国王的疑问。阿基米德原理是流体静力学的一个重要原理：浸入静止流体（气体或液体）中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量，方向竖直向上并通过所排开流体的形心，即F浮=G液排=m液排g=ρ液gV排（V排表示物体排开液体的体积）。

浮力在人们生活和工农业生产中运用非常广泛。例如，万吨巨轮在大海上航行，游泳时用的浮板、救生圈，深海里潜行的潜水艇，空中飞的氢气或氦气球等，都是浮力的应用。

由上述原理，我们知道万吨巨轮可以浮在海上的秘密。钢铁制造的轮船，船体做成空心，使它排开水的体积增大，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。它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的，只要船的重力不变，无论船在海里还是河里，它受到的浮力都不变。不过因为海水河水密度不同，造成轮船的吃水线不同。

再来说说死海不死的秘密。其实就是因为海水含盐分很高，密度比普通水高很多，人的密度较接近水的密度，若物体的密度小于液体的密度，物体就会上浮，因此人在死海会很容易漂浮起来不会下沉。

浮力在生活生产中的应用，通常是围绕改变流体对物体浮力大小或物体自身重力大小展开。

例如，热气球、飞艇艇体的气囊内充密度比空气小的气体，如氢气或氦气、热空气，借以产生超过气囊和附带物体（如吊篮等）重量的浮力时，使飞艇、热气球升空，吊舱供人员乘坐和装载货物。若要使充满氦气或氢气的气球或飞艇降回地面，可以放出球内部分气体，使气球缩小体积，减小浮力至浮力小于球重力则下降。对于热气球，停止加热，热空气冷却，气球体积缩小，浮力减小至小于球重力而降回地面。

又如，盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙挑选种子的方法。把物体浸没在液体中，当液体密度大于物体密度，浮力大于重力，物体上浮至最终漂浮状态。当液体密度等于物体密度，物体悬浮。当液体密度小于物体密度，物体下沉。选取合适密度的盐水就能使果实饱满的种子下沉从而挑选出质量好的种子。

大家还记得去年12月9日“天宫课堂”第一课中，太空老师王亚平做的浮力消失实验吗？地面上由于地球引力作用，乒乓球浮在水面上。而在太空失重环境下，将乒乓球放在盛有水的杯子中，用吸管轻轻一压，乒乓球可悬浮在水里任意位置。这是因为地面上，液体对乒乓球上下表面的压强不同，存在压力差，产生浮力与重力平衡。在太空站，由于完全失重，液体中各处压强相等，悬浮于液体中的乒乓球上下表面不存在压力差，物体不受浮力作用，乒乓球将悬浮在水里的任意位置。

乒乓球、空矿泉水瓶、空牙膏皮、空小玻璃瓶、脸盆、生鸡蛋、温开水、剪刀、筷子、空茶叶罐、钥匙、盐。

把空小玻璃瓶装半瓶水，开口朝下放入装有水的矿泉水瓶中，盖紧瓶盖。挤压瓶身，观察到小玻璃瓶下沉，一松手，小玻璃瓶上浮。

空矿泉水瓶剪去底部，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。把它放入装有水的水槽中，乒乓球浮起来。

把一枚生鸡蛋放入温开水中，鸡蛋下沉。往水中不断加入盐，直至鸡蛋上浮至漂浮状态。

牙膏皮平展开可以浮在水面上，牙膏皮卷成一团，沉于水底。把空茶叶罐放入水中，浮在水面，液面有所上升。往罐中放入几十个钥匙，茶叶罐依旧浮在水面，但液面明显上升，表示排开水体积增大。