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对于剩余浮力,有两种不同的说法,一种是“一支浮标全部沉入水中,到平水了是它的浮力的最大值。在调标时,我有意剪去一些铅皮......那么留在水面上的标尖就是剩余浮力了。”另一种说法是,“浮标除了固定的阿基米德定律的浮力外,还有另外一个剩余浮力。其实说透了,这种所谓的剩浮力就是可调校使用的负载力。” 有一个经典的例子,说“我们打个比方:两个盒子,一个用1厘米厚的钢板制成,一个用1厘米厚的木板制成,形状、规格、尺寸都一样,如果要在铁盒子上面放1千克的重量才能把它压沉水中,那可能就要在木盒子上放3千克的重量才能将其压入水中。而以阿基米德定律来说:两个物体沉于水中,如果它的排水量相等,它的浮力就相等。但为什么同样体积的两个盒子,一个要承受1千克的负重压力(拉力)便能沉入水中,一个却要3千克呢?这就是说虽然物体的体积相同,但比重不一样,其剩余浮力(负载力)就不一样。” 例中的“为什么”,用浮力定律不难解答。铁盒木盒全部压入水中时,都达到重力浮力二力平衡。由于体积相同,它们的排水量相同,浮力也就相同,当然重力也应该完全相等。又由于铁盒自重比木盒自重大,所以铁盒上另加的配重就较小(1千克),木盒上另加的配重(3千克)就较大。而各自的自重与配重之和是完全相等的。这里的配重,也就所谓的“负载”。负载力因物体比重不同而不同,毫不奇怪,完全可以用阿基米德定律解释。 需要注意:①负载力的产生前提必须是物体浸入水中(排开水的体积),例如两个盒子(木盒和铁盒)在漂浮状态,没有负载,也就没有负载力,仅仅具有可能的潜在的负载力。②负载力的产生仍然是水对物体的浮力,例如前述两个盒子,完全浸入水中,排水体积相等,受到的浮力相等。浮力与重力相平衡即相等。而重力分成两部分,一部分是自重一部分是配重(负载重)。与配重相对应的浮力,可称之为负载力。也就是说,负载力是浮力的一部分。没有浮力就没有负载力。习惯上虽然可以说物体例如船具有负载力,但应该明白,这个力的本质是水对船的浮力,是总浮力减去自重的那部分浮力。根据这两点,可以得出结论:实实在在的负载力决定于排水浮力和物体自重。浮力决定于排水体积大小,物体自重决定于体积和密度。浮力减去物体自重就是配重。配重也就是负载重,负载重力和负载力大小相等方向相反。浮力大、自重小、配重大,负载力就大。漂浮状态没有负载就没有负载力。 说不同密度的物体,具有不同的负载力,看来设有什么疑问,那么,剩余浮力就是负载力,剩余浮力论有什么错误呢?问题出在哪里? 笔者认为,关键的问题是剩余浮力论把可能的潜在的负载力和实实在在的负载力搞混淆了,把潜在的负载力当作了实在的负载力! 举例说明。假定正方形空心木盒和空心铁盒的体积都是1000立方厘米,木盒平均密度为0.6,铁盒平均密度为0.9,则木盒自重为600克,铁盒自重900克。它们都能漂浮在水面上。当达到重力浮力二力平衡时,静止不动,木盒浸入水中600立方厘来,露出水面400立方厘米。铁盒浸入水中900立方厘米,露出水面100立方厘米。这时,它们都没有负载,也就都没有负载力。如果要使它们都完全下沉,则木盒需要配重400克,铁盒需要配重100克。它们的配重是不同的,或者说负载不同。注意:①它们的负载是因为完全浸入水中。②新增加的浸入水中的体积多,负载力就大。③在木盒露出水面400立方厘米和铁盒露出水面100立方厘米时,没有负载,也就没有负载力。 在剩余浮力论者看来,木盒露出水面体积大,剩余浮力就大,负载力就大。应用于浮标,标尾露出水面越多,剩余浮力越大,负载力越大,对钩饵向上牵引力越大,也就对钓组灵钝状态有影响。从反拉力来看,露出水面体积越多,反拉力就越大。表面上看好象有道理,但忽略了一点,那就是露出水面的体积多少究竟与负载力是个什么关系。露出水面体积多真的是负载力就大吗? 上述木盒,配重100克以后,下沉100立方厘米,露水体积变为300立方厘米了。配重再增加200克以后,又下沉200立方厘米,露水体只剩下100立方厘米了。请问:当露水体积分别为400立方厘米、300立方厘米、100立方厘米时,哪个的负载力大?在剩余浮力论者看来,露出水面体积多(400立方厘米)的剩余浮力最大,负载力最大,向上牵引力最大。而事实恰恰相反,露出水面最多(400立方厘米)时,负载为零,负载力为零。木盒露出水面体积最大时,似乎剩余浮力最大,但是,浸入水中体积最小,排水体积最小,浮力最小,负载力也最小。反之,木盒露出水面体积最小时,浸入水中体积最多,排水最多,浮力最大,负载力就最大。
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