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表明流体中等高处的压强相同.竖直方向所得
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这是重力场中流体压强随深度变化的关系式.将压强随深度z变化的关系表述为
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考虑到流体密度ρ也可能随z而变,p随z变化的微分式可表述成
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参考图6-5,在连通的流体区域内任意两点1与2间的压强差为
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图 6-5
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6.1.3 浮力
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地面附近,在静止的流体区域中取一块体积为V的流体,它的一部分表面可能就是流体区域的表面,另一部分表面必在流体区域内,后者记为S.通过界面S,体积V内的流体因压强所受合力为
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其中面元矢量dS如图6-6所示.此力须与重力平衡,方向竖直向上,称为浮力,记为F浮,有
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图 6-6
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可见这一块流体所受浮力的方向竖直向上,大小等于这一块流体所受重力的大小.一个物体各部位所受重力的力学效果,可等效为合重力作用于物体某个特殊点部位的力学效果,这一点部位即为物体的重心.既然V内流体处于平衡状态,可以理解,F浮对流体块作用的力学效果,可等效为F浮作用于流体块重心处的力学效果,于是流体块的重心又成为浮力的浮心.
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在静止的流体区域中放一块其他物体,平衡时部分或全部处在流体区域内.在流体区域内的那部分体积记为V,与流体交界面记为S,参照图6-7,此物块因流体压强所受力还是,方向竖直向上,仍是浮力.式(6.4)依然成立,这可表述为:一个物体在流体中所受浮力,方向竖直向上,大小等于该物体所排开的流体所受的重力.历史上,这一结论首先由古希腊学者阿基米德(Archimedes)于公元前3世纪给出,因此称为阿基米德原理.略去流体密度随深度的变化,(6.4)式可简化为
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