作者twyao (风羽)
看板Physics
标题[请益] 物体在流体中所受压力
时间Tue Nov 29 19:26:51 2011
中学课本中对「浮力」的解释是
物体在流体中受到来自四面八方的流体压力
合力 (ΣP．dA) 之方向为铅直向上(液面水平时)
且量值等於物体排开液体重量
此力是为浮力
关於其中 「压力来自四面八方」
这要怎麽解释？
是否可以用类似气体分子动力论的微观角度
来解释再有重力场的环境中的流体造成之压力？
课本上简单的用「液体的重量压在液体中任意平面上」的概念
解释压力的来源
所以压力＝液体重量密度x深度
但若这样解释
则会使人产生「压力应只存在重力方向上」的错觉
实际上
液体压力应该是液体分子不断互相撞击
或是撞击物体表面而造成的吧？
(有误请各位指正)
要怎麽用流体力学的微观观点解释呢
另外也可同理解释大气压力吧？
--
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◆ From: 219.70.208.253
1F：→ hereafter:差不多是你说的这样，压力来自四面八方，应该说是物体每 11/30 06:47
2F：→ hereafter:个面都有承受液体给的压力 11/30 06:47
3F：→ hereafter:如果是说液体有四面八方的压力，那一定是某区块的水承受 11/30 06:47
4F：→ hereafter:它这个区块构成的界面被其他液体分子造成的压力 11/30 06:48
那麽为什麽这个压力会那麽恰巧的与深度成正比呢
为什麽某一个微小面积上的受力，会恰恰好就是该面积正上方之夜体重量呢
这是我比较不解的地方
5F：→ hereafter:从以前到现在的中学课本都只有谈到垂直方向的作用力 11/30 06:49
6F：→ hereafter:因为这大概是最直观的生活经验 11/30 06:50
7F：→ hereafter:大气压力大概可以从物体在海里的情况来想，很明显会有 11/30 06:52
8F：→ hereafter:水平方向的力进入这个情况 11/30 06:52
9F：→ hereafter:虽然大气跟海洋不一定能类比，但至少都脱离了固定容器的 11/30 06:54
10F：→ hereafter:情况 11/30 06:54
11F：→ yee381654729:对於在液体中的物体，每个面的受力方向与该面垂直 11/30 07:56
※ 编辑: twyao 来自: 140.112.7.214 (11/30 08:55)
12F：→ hereafter:第二个为什麽可以想想看两个叠在一起的方块放在地上 11/30 09:32
13F：→ hereafter:想想看上下两个方块各自受力的情况 11/30 09:33
14F：→ hereafter:第一个为什麽可以从第二个为什麽导出来 11/30 09:34
15F：→ condensed:楼*4上 yee!!XD 11/30 18:29
16F：→ spencer90235:大气压力和温度 大致上随高度变化的趋势相同 地球表 11/30 19:03
17F：→ spencer90235:面单位面积上方空气柱重量 或许就是造成 地表气压(or 11/30 19:04
18F：→ spencer90235:温度)较高 即分子动能比较大的原因 只是观察角度不同 11/30 19:05
19F：→ spencer90235:压力的来源 我认为应该还是来自气体的碰撞 重量只是 11/30 19:08
20F：→ spencer90235:整体的效应 观察的系统不同 11/30 19:11
21F：推 condensed:很有趣的主题..... 11/30 19:28
正确来说，我想问的是，流体分子的动能＆互相碰撞的频率为何会跟深度有关？
22F：推 condensed:你确定以上前提是正确的吗？ 12/01 15:03
23F：→ twyao:不确定 ＝ ＝ 所以正在问... 12/01 15:27
24F：推 condensed:不同意把气体压力的成因放到这里的流体压力中作为解释 12/02 05:19
25F：→ condensed:造成静止流体的压力 主因是重力场 不宜与气体动力论混淆 12/02 05:20
造成静止流体的压力主要是因为重力场，我想这个大家都同意，
也因此失重状态下流体无法造成压力。
但是我的意思是
从重力推导出压力的过程应该没有这麽直接吧
应该不是直接想成重力压在某平面上就结束了吧
而我为什麽会认为没有这麽直接呢
因为如果是这样的话
应该不会有侧向压出现才对吧，同时也更不会有上压力这种东西存在吧
应该只有下压力存在吧（重力向下）
也就是说，
若以一杯水中为例
则除了重力之外
每个水分子之间互相推挤的作用力应该也很重要
因此我在想我们是否可以作以下推测：
首先，
每个水分子都受到约18gw/(6.02x10^23)的重力向下作用
接着，
某一颗在水分子又受到其附近水分子若干斥力或引力作用
重力与斥或引力合为分子所受净力（杯壁附近的分子尚受倒杯壁的斥力作用）
同时每颗水分子本身具有一些动能（表面水分子会蒸发即因有此动能）
水分子的运动速率因为上述净力不断有所改变
而当有物体进入水中後
物体表面分子受到各个在其附近的水分子斥力作用
因为每个水分子不断在运动
所以每个水分子给予物体的斥力其量值＆方向都不断改变
可是巨观下
净力方向永远维持在物体表面之法向
量值永远是Ａρｇｈ
以上说法不知是否正确
有待强者解答
又若以上说法正确
那要如何详细的从微观推导出巨观的结果呢？
如果假设的简单一点
是否可以看作每个水分子通常作等速度运动
（毕竟巨观下整杯水没在动，有人加速有人减速大致可以抵销）
而每个水分子受静力为零
所以每个分子除重力外
都需受到一个18gw/(6.02x10^23)向上之力作用
以抵销重力？
26F：→ spencer90235:1/2ρV^2 + ρgh =constant 定律中前者代表流体的动 12/02 21:27
27F：→ spencer90235:压 後者则是位势造成压力项 但并不是说在这个情况下 12/02 21:28
28F：→ spencer90235:白努力适用 不过或许可以看出某些条件下速度和位势是 12/02 21:29
29F：→ spencer90235:等价的 位势高处平均速度慢 低处则快 12/02 21:31
30F：→ spencer90235:这问题我也想了很久... 12/02 21:33
也许这是一个可行的方向耶
如果这个假设正确
那麽被压在低处（杯底附近）的水分子运动速率较快
反之，浮在高处（水面府近）的水分子运动速率较慢
而快的运动速率撞击造成大的压力；反之造成小的压力
因此造成压力与深度有关
又谈到位能就是考虑到重力作用
若无重力作用
则无位能问题
压力与深度也就不会有关系了
不过这样看还是有点巨观
可以解释压力与深度有关
但为何会有正比关系
可能还得作进一步推导
也许可以从这麽方向出发
但是设法看得更微观一些
（努力中...
※ 编辑: twyao 来自: 219.70.208.253 (12/06 22:38)
31F：推 iHakka:帕斯卡原理上哪去了? 12/30 23:17