浮力计算器

浮力计算器可算出物体所受的浮力，并一目了然地告诉你它在流体中会上浮、下沉还是悬浮——全部基于阿基米德原理。输入流体、物体的体积和质量后，工具会返回浮力、物体密度、精确浸没比例、视重（水下重量），以及上浮物体还能额外承载多少载荷，并以动画浮沉水槽示意图呈现。

什么是浮力？

浮力是流体对置于其中的任何物体施加的向上力。这种向上推力来自压力随深度增加：浸没物体的底部处于比顶部更高压力的流体中，二者之差形成净向上力。物体上升还是下沉，取决于浮力与物体重量之间的较量。

阿基米德原理

阿基米德原理指出：物体所受浮力等于它所排开流体的重量。用符号表示为：

其中 \( \rho_{fluid} \) 是流体密度（kg/m³），\( V_{displaced} \) 是被排开的流体体积（m³），\( g \) 是重力加速度（地球上为 9.81 m/s²）。当物体完全浸没时，排开体积就是物体自身的体积。

会上浮还是下沉？

判定结果取决于一次简单的密度比较，因为体积和重力在力的平衡等式两边都会出现并相互抵消：

• 上浮 — 物体密度小于流体密度（\( \rho_{obj} < \rho_{fluid} \)）。
• 下沉 — 物体密度大于流体密度（\( \rho_{obj} > \rho_{fluid} \)）。
• 中性浮力 — 密度相等，物体可悬浮在任意深度。

这就是为什么约 90% 的冰山藏在水面以下：冰（≈917 kg/m³）的密度大约是海水（≈1025 kg/m³）的 92%。

水下视重

浸没物体感觉更轻，是因为浮力支撑了部分重量。水下秤所显示的读数就是视重：

这正是据说阿基米德用来检验国王王冠是否纯金的效应：金冠与等质量但掺银的假冠所排开的水体积不同，因而减少的视重也不同。

常见密度

哪些因素影响浮力？

如何使用本计算器

1. 选择流体：选择淡水、海水或油等预设，或自行输入自定义流体密度（kg/m³）。
2. 输入物体参数：填写物体的体积和质量，并分别为两者选择单位（cm³、升、kg、lb 等）。
3. 设置重力（可选）：保持地球的 9.81 m/s²，或切换到月球、火星、木星或金星。
4. 点击计算：查看上浮或下沉判定、浮力、浸没比例、储备浮力，并跟随动画水槽示意图中的分步计算过程。

常见问题

什么是浮力？

浮力是流体对置于其中的任何物体施加的向上推力。根据阿基米德原理，它等于物体所排开流体的重量，计算公式为：浮力 = 流体密度 × 排开体积 × 重力加速度。

如何判断物体会上浮还是下沉？

比较密度即可。若物体密度小于流体密度则上浮，大于则下沉，相等则具有中性浮力并可悬浮在任意深度。体积和重力会相互抵消，因此只有密度决定结果。

浮力如何计算？

浮力 F_b = ρ × V × g，其中 ρ 是流体密度（kg/m³），V 是浸没体积（m³），g 是重力加速度（m/s²）。物体完全浸没时，V 等于其整体积；物体上浮时，它只排开足以平衡自身重量的流体。

上浮物体有多大比例在水面以下？

浸没比例等于物体密度除以流体密度。冰的密度约为 917 kg/m³，水约为 1000 kg/m³，因此冰山约有 92% 位于水面以下，只有 8% 露出水面。

什么是水下视重？

视重是物体浸没时秤所显示的读数，等于物体真实重量减去浮力。这就是为什么重物在水下感觉更轻，也是阿基米德检验国王金冠所用的原理。

重力会改变物体是否上浮吗？

不会。重量和浮力都随重力同比例缩放，因此在月球、火星或地球上，上浮或下沉的判定完全相同。变化的只是力的大小，所以本计算器允许切换重力，以查看其他天体上的受力情况。

更多资源

• 浮力 - 维基百科
• 阿基米德原理 - 维基百科