籃球在空氣中受到的浮力可能比你想像的要大得多!
如果我說,籃球拿在手上比實際重量輕了1.5%,你會相信嗎?不信?那我們來好好計算一下。
首先,我們需要對托在手上的籃球做一下受力分析。托在手上的籃球受到了哪幾個力的作用呢?也許你覺得這個問題很簡單,不就是重力和手對籃球的支撐力?然而,你忽視了一個力,浮力!對,就是空氣對籃球的浮力。籃球被空氣包圍,空氣離地面越近,大氣壓也就越大。這意味著籃球底部的氣壓比上方的氣壓對籃球作用力更強。細微的氣壓差別向籃球提供了向上的浮力。
那麼,空氣對籃球的浮力有多大呢?我們來計算一下。根據阿基米德的浮力公式:
F浮=ρ.g.V排
其中,F浮就是物體在流體中受到的浮力,在這個問題中,就是空氣對籃球的浮力;ρ是流體的密度,在這個問題上就是空氣的密度了,大約1.29kg/m3;g是重力加速度,我們一般取9.8m/s2;V排指物體排開流體的體積,在這個問題中,就是籃球的體積,約為0.0071m3。把這些數據代入上面的公式,我們得到空氣對籃球的浮力大概是0.09牛頓。
那麼,籃球本身的重力有多少呢?重力的計算公式:
F重=mg
其中,F重是籃球受到的重力,m是籃球的質量,大概600克,g是重力加速度,一般取9.8m/s2。帶入公式計算,籃球的重力大概是5.9牛頓。
對比籃球受到的重力和浮力,我們可以看到,空氣對籃球的浮力大概是籃球重力的1.5%,也就是說,籃球拿在手上比實際重量輕了1.5%,這是由於籃球受到了空氣浮力作用的緣故。
如果你有興趣,你可以計算一下足球、排球拿在手上會比實際輕了多少。你會得到很多很有趣的結果。
概要
托在手上的籃球除了受到重力和手的支撐力的作用外,還受到空氣浮力的作用。根據阿基米德的浮力公式,F浮=ρ.g.V排,我們很容易計算得到,空氣對籃球的浮力大概是籃球重力的1.5%。其實,不僅僅是籃球會受到空氣的浮力,足球、排球,甚至所有的一切都會受到空氣的浮力。
作者:劉志遠
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