探索科學文理補習班（啟發探索 專業科學）

適合閱讀年齡：小四以上

相關科學知識：浮力、靜力平衡、體積、質量與密度關係

何謂浮力？

也就是物體在液體中減少的重量，並且作用力方向向上。如某物10公斤重，置入某液體後，經測量在液體中的重量為7公斤重，因此物體受到的浮力大小則為3公斤重。

阿基米德對浮力的看法。

物體放入液體中所排開的液體重，則為物體在液體中所受到的浮力。如某物10公斤重，置入某液體中後排開的液體體積5公升，但是液體重為4公斤，則物體受到的浮力則為4公斤重。

同物體放入不同的液體中，浮力一樣嗎？

答案：不一定。要看沉體或浮體。

所謂沉體，即物體置入後，靜止在液體中不動，或持續向下沉入底部。所謂浮體，則是物體會浮在液面上。

當物體放在不同液體中，若都是沉體時，由於物體排開液體的體積，不論在何種液體，液體的體積都一樣。因此液體的密度越大，則浮力越大。因為阿基米德說：「浮力＝排開液體的重量」，所以相同體積乘以越大密度的液體，重量越重，當然浮力也就越大。

當物體放在不同液體中，若都是浮體時，物體受到的浮力是一樣的。若以力學平衡的觀點來看，當物體浮在液面時，此時向上的浮力＝向下的重量。因此物體不論放置在何種液體，物體的物重不變，因此浮力相同。以排開液體體積來看，物體浮在密度小的液體時，則排開的液體體積大，若物體浮在密度大的液體時，則排開的液體體積小，因此將兩者排開不同的液體體積乘以液體密度，會得到相同的大小，也就是相同的浮力。

生活中對浮力觀念的誤解，造成讀到物理中的浮力難以弄懂！

試舉以下對話，你能以科學的角度提出哪裡的說法有問題嗎？

阿基對米德說：「我昨天去海邊玩水，覺得在海水中比在游泳池中的浮力還要大，所以游泳起來感覺身體浮出水面比較多耶！自然游泳起來阻力較小，所以就快了很多。」

米德說阿基說：「我前天也去學潛水，我們在游泳池中先練習，整個身上背滿重重的裝備，走起路來感覺好辛苦。還好一下水，由於浮力的關係，游泳起來一點也不重。教練說，等學會之後，實際到海中潛水，由於海水的浮力較大，還得要綁上鉛塊加重才可沉入水中呢？」

解答：阿基說的話，有一半是對的，一半是錯的。米德說的話都是對的。

想一想，哪裡錯了！回顧以上的解說，阿基在海上游泳時是浮體，因此受到的浮力沒有比淡水大。但是身體會浮出海面比浮在淡水水面上多，則是正確的。又游泳時，同樣條件下，身體受到的空氣阻力要比水的阻力小，因此在海上浮起的身體較多時，游泳的速度較快也是沒錯的。

米德因為潛水時是沉體，又因海水密度比淡水大，所以在排開相同體積的液體時，自然是排開的海水重量比淡水的重量大，因此米德說的沒錯。

自我思考練習：

一艘船從海水駛入淡水河中，船所受的浮力如何變化？又船吃水的水線如何變化？

又船公司為什麼常以船的排水量來說明船的噸位（重量）呢？

探索科學 2016/10/24