物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况分析

胡义嘎

（赤峰学院物理与电子信息工程学院，内蒙古赤峰024000）

物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况分析

胡义嘎

（赤峰学院物理与电子信息工程学院，内蒙古赤峰024000）

简要分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况，对物体在流体里移动情况及受力情况进行分类，进而分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况.

物体；流体；移动；受力情况；浮力；做功情况；分析

1 引言

流体力学，是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科.主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支.流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律.流体力学涉及的范围比较广，在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值.

全面系统地分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况，是流体力学的一个重要的研究课题.不但对丰富流体力学的学术研究具有很好的理论价值，并且为解决有关流体力学的实际问题具有广泛的应用价值.虽然，在有关书籍、杂志、学报里看到一些分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况的论述，但都是比较片面、比较单一，不够全面、不够系统.所以，全面系统地分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况，是一项很有必要、并且具有重要意义和学术价值的工作.

2 研究方法

我们由人类长期的科学研究工作经历和具体实践经验可知，把一个复杂的问题一次直接解决是比较麻烦、比较困难的.但是，如果我们应用“分析与综合”的研究方法，先把一个复杂的问题分解成若干个简单的问题，把它们一个一个地分析研究，分别都解决好了之后，再把它们综合在一起，就能够比较容易解决这个问题.

一般来说，物体在流体里所处的位置有各种各样，物体在流体里移动的情况有多种多样，物体在流体里移动过程中所受力也有多种多样，这些力的做功情况当然也错综复杂.所以，一次直接解决有关物体在流体里移动过程中浮力及其它力做功的综合性具体问题是比较麻烦、比较困难的.这时，我们应用“分析与综合”的研究方法，根据实际情况先把它们分解成若干基本情况、基本途径、基本类型等多个简单的问题，把它们一个一个地分析研究，分别都解决好了之后，根据具体问题再把它们综合在一起，就能够比较容易解决有关物体在流体里移动过程中浮力及其它力做功的理论上的和实际中的复杂问题.

3 物体在流体里移动情况及受力的分类

3.1 物体在流体里移动情况的分类

一般来说，物体在流体里移动情况比较复杂，有多种多样的运动形式.但是，无论怎么复杂，运动的基本形式有上浮、下沉、平移、转动等.所以说，物体在流体里移动的一般情况虽然比较复杂，但是实际上往往是以上运动的基本形式中不同内容的不同组合.或者说，把一个物体在流体里比较复杂的移动分解成上浮、下沉、平移、转动等若干个运动的基本形式.

3.2 物体在流体里移动过程中受力的分类

在实际中，物体在流体里移动过程中，移动情况各种各样，受力情况多种多样，分析研究比较复杂.但是，我们对物体在流体里移动过程中的受力情况进行分类的话，主要受到压力（压力差-浮力）、重力、摩擦力、粘滞阻力、外力等力的作用.

4 物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况分析

通常，物体在流体里的移动情况比较复杂，运动形式多种多样；物体在流体里移动过程中，受力情况比较复杂，受力情况各种各样.我们在这里，重点分析研究基本情况和主要问题.即：分别分析研究物体在流体里上浮、下沉、平移过程中浮力及其它力的做功情况.

4.1 物体在流体里上浮过程中浮力及其它力的做功情况

根据功的定义，物体在流体里上浮过程中，各力的具体做功情况是：由于浮力方向与位移方向相同，所以浮力做正功；由于重力方向与位移方向相反，所以重力做负功；由于粘滞阻力（摩擦力）方向与位移方向相反，所以粘滞阻力（摩擦力）做负功；外力做正功还是做负功或是不做功，由具体情况决定.外力方向向上时，做正功；外力方向向下时，做负功；外力在水平方向上或不存在外力或外力之和等于零时，不做功.

用公式（表达式）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 物体在流体里下沉过程中浮力及其它力的做功情况

根据功的定义，物体在流体里下沉过程中，各力的具体做功情况是：由于浮力方向与位移方向相反，所以浮力做负功；由于重力方向与位移方向相同，所以重力做正功；由于粘滞阻力（摩擦力）方向与位移方向相反，所以粘滞阻力（摩擦力）做负功；外力做正功还是做负功或是不做功，由具体情况决定.外力方向向上时，做负功；外力方向向下时，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时，不做功.

用公式（表达式）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 物体在流体里平移过程中浮力及其它力的做功情况

根据功的定义，物体在流体里平移过程中，各力的具体做功情况是：由于浮力方向与位移方向垂直，所以浮力不做功；由于重力方向与位移方向垂直，所以重力不做功；由于粘滞阻力（摩擦力）方向与位移方向相反，所以粘滞阻力（摩擦力）做负功；外力做正功还是做负功或是不做功，由具体情况决定.外力方向向上或向下时，不做功；外力在水平方向上并与平移方向相同时，做正功.外力在水平方向上并与平移方向相反时，做负功.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时，不做功.

用公式（表达式）表示如下：

W=∑Wi=-f·h±F·h

或W=∫dw=-∫f·dh±∫F·dh

5 结论

通过以上分析研究，我们得出如下结论：全面系统地分析研究物体在流体里移动过程中浮力及其它力的做功情况，是一项很有必要、并且具有重要意义和学术价值的工作.一次直接解决比较麻烦、比较困难的有关物体在流体里移动过程中浮力及其它力做功的具体问题，应用“分析与综合”的研究方法，根据实际情况先把复杂问题分解成若干个简单的基本问题（基本情况、基本途径、基本类型等），把它们一个一个地分析研究，分别都解决好了之后，根据具体问题再把它们综合在一起，就能够比较容易解决.物体在流体里的移动情况无论怎么复杂，运动的基本形式有上浮、下沉、平移、转动等.所以说，把物体在流体里比较复杂的移动可以分解成上浮、下沉、平移、转动等若干个运动的基本形式.物体在流体里移动过程中，主要受到压力（压力差-浮力）、重力、摩擦力、粘滞阻力、外力等力的作用.物体在流体里的移动过程中做功情况比较复杂，但是我们应用“分析与综合”的研究方法，根据功的定义，分别分析研究物体在流体里上浮、下沉、平移等基本过程中浮力及其它力的做功情况之后进行综合，即可解决.

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