壓力、密度與浮力

公式與原理

一、壓力公式

• $P={\frac {F}{A}}$
• P是壓力
• A受力面積
• F是物體所受的垂直力

二、密度公式

• $D={\frac {M}{V}}$
• D是密度
• M是質量
• V是體積

三、浮力公式

流體內部一團物質所受的浮力

• F=D×V
• F是物體所受的浮力
• D是四週流體的密度
• V物質所排開流體的體積

四、浮力來源

(一)壓力疊加

• 流體內部深度越深，壓力越大
• 流體十層的橫向截面積都相同，設為 A
• 各層底部所受的重力/A，P10所受的重力是1~10層所累積下來的重力，P9所受的重力是1~9層所累積下來的重力

(二)流體內部靜止一點之壓力

均勻的流體內的任一靜止的質點所受的靜壓力只與垂直高度有關，因此P1~P8對該質點的壓力都相等。

(三)固體取代流體的壓力差

• 灰色部分為固體，白色部分為液體，在物體四周的液體會對物體施加壓力所以當下方液體(P7~P10)大於上方液體(P1~P3)時就會產生浮力，讓物體浮起來，所以物體在流體中所受的浮力等於排開流體的重量。
• 如果物體的重量大於相同體積的液體重(物體密度大於液體密度)則物體所受浮力小於物體的重力, 故物體會下沉
• 如果物體的重量小於相同體積的液體重(物體密度小於液體密度)則物體所受浮力大於物體的重力, 故物體會上升

PHET

下載點1(遊戲1) 解說:

• 分為五種模式:
  1. 質量相同:有四樣不同的物質，不可調質量和體積
  2. 體積相同:有四樣不同的物質，不可調質量和體積
  3. 密度相同:有四樣不同的物質，不可調質量和體積
  4. 神秘的東西:有五樣不同的物質和磅秤，不可調質量和體積
  5. 自定:在自定模式裡又分為兩種模式
  • 1. 自定:可調質量和體積
    2. 材料:有保麗龍、木頭、冰、磚塊、鋁，可調質量和體積
• 玩法:
  1. 自訂:可先調質量和體積，然後將東西放在100公升的水裡看水的變化
  2. 質量相同:將東西放在100公升的水裡看水的變化
  3. 體積相同:將東西放在100公升的水裡看水的變化
  4. 密度相同:將東西放在100公升的水裡看水的變化
  5. 神秘的東西:將東西放在100公升的水裡看水的變化
• 遊戲目標:
  1. 了解質量相同，密度不同體積的變化

下載點2(遊戲2) 解說:

• 分為兩種模式:

簡介、浮力遊樂場

• 簡介裡有三種模式
  1. 質量相同
  2. 體積相同
  3. 密度相同
• 三種模式功能皆相同只有物質不同
• 功能
  1. 顯示
  • 1. 重力
    2. 浮力
    3. 接觸
    4. 質量
    5. 力大小
    6. 有磅秤
    7. 可調液體
    • 1. 水
      2. 油

浮力遊樂場

• 浮力遊樂場有兩種模式
  1. 一種物質模式和兩種物質模式，功能相同
  • 1. 可調質量、體積、有磅秤、可調液體密度和可顯示重力、浮力、接觸、質量、力大小

遊戲2玩法與遊戲1相同