木头浮在水面上的原因

35.木头为什么可以浮在水面上

液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体，受到各方向流体静压力的向上合力，其大小等于被物体排开流体的重力。例如石块的重力大于其同体积水的重量，则下沉到水底。浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重，所以浮于水面。气球的重量比它同体积空气的重力小，即浮力大于重力，所以会上升。这种浸在水中或空气中的物体，受到水或空气向上托的力叫“浮力”。

产生浮力的原因，可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析。该物体系全浸之物体，受到四面八方液体的压力，而且是随深度的增加而增大的。所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力。因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应，而且面积大小相等，又处于液体中相同的深度，所以两侧面上受到的压力大小相等、方向相反，两力彼此平衡。同理，作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡。但是上下两个面因为在液体中的深度不相同，所以受到的压强也不相等。上面的压强小，下面受到的压强大，下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差，就是液体对物体的浮力。这个力等于被物体所排开的液体的重量。当一个浮体的顶部界面接触不到液体时，则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。至于一个位于容器底面上的物体，并和容器底面密切接触，那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力，所以这个物体不受浮力作用，这种现象并不多，因为只要其间有一层很薄的液膜，就能传递压强，底面就有向上的压力，物体上下表面有了压力差，物体就会受到浮力。

木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。把树木挖成“空心”就成了独木舟，独木舟是减小了物体的重力，增大了可利用的浮力，从而可以多装载货物；牙膏卷成一团，沉于水底，而“空心”的牙膏皮可浮在水面上。说明“空心”可调节浮力与重力的关系，采用“空心”增大体积，从而增大浮力，使物体能漂浮在液面上。

物体上浮或下沉时都显示出浮力的存在。关于物体浮沉的问题，不仅仅是浮力问题，实际上是个关于运动和力之间的关系的问题。因为浸在液体或在气体中的物体要受到两个力的作用：一个是重力；另一个是浮力。重力的方向总是竖直向下的，而浮力的方向总是竖直向上的，物体的浮沉就决定于这两个力的大小。(www.xing528.com)

漂浮，是指物体有一部分体积在液体里，另一部分体积露出液面。例如，一般树木、冰块等都属于漂浮的物体，这种物体也叫作“浮体”。浮体可以静止在液面上，也可以在液面上水平运动。

悬浮，是指物体在液体中既不沉底，又不露出液面，即悬浮物体的体积全部在液体里。悬浮或静止的漂浮是一种平衡状态。悬浮条件与漂浮条件，形式上显然相同。

轮船能漂浮在水面也是浮力的原理：钢铁制造的轮船，由于船体做成空心的，使它排开水的体积增大，受到的浮力增大，这时船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。它是利用物体漂浮在液面的条件——浮力等于重力来工作的，只要船的重力不变，无论船在海里还是河里，它受到的浮力不变。

浸没在水中的潜水艇排开水的体积，无论下潜多深，始终不变，所以潜水艇所受的浮力始终不变。潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的。若要下沉，可充水，使浮力小于重力；若要上浮，可排水，使浮力大于重力。在潜水艇浮出海面的过程中，因为排开水的体积减小，所以浮力逐渐减小，当它在海面上行驶时，受到的浮力大小等于潜水艇的重力。