潛水艇與魚、飛艇與熱氣球的原理都是利用了物體的浮沉條件,但具體對(duì)浮沉條件的利用是有很大區(qū)別的。 潛水艇與魚 魚能夠在水中隨心所欲地游動(dòng),潛水艇能潛入水下自由航行,象魚一樣下沉、上浮和懸浮。它們的原理是否一樣呢? 首先,我們來了解一下魚的體內(nèi)結(jié)構(gòu)。它的體內(nèi)背部生有一白色的氣囊.叫做“鰾”。魚在水中實(shí)現(xiàn)浮沉“鰾”起了重要作用,鰾的形狀象個(gè)葫蘆,中部特別細(xì)的部分有一條很細(xì)的氣管直通咽喉,這條氣管只用來排氣,給氣囊充氣的氣體卻是從鰾壁的血管分泌出來的,魚就是通過鰾改變自身體積來調(diào)節(jié)所受的浮力。當(dāng)魚受到的浮力大于其重力時(shí),魚在水中就可以上??;當(dāng)浮力等于重力時(shí),就可以懸浮;當(dāng)浮力小于重力時(shí),魚就可以在水中下沉。但是,鰾收縮的能力是有限的,所以魚不能下沉到特別深的海底.。由此可見,魚在水中的升降主要改變的是浮力大小。 潛水艇是由金屬等鋼性材料制造的,不可能象魚一樣通過氣囊來改變艇身體積大小實(shí)現(xiàn)浮沉。那么它靠什么呢?由F浮=ρ水gV排可知,潛水艇在水下時(shí)V排=V艇,可見,F(xiàn)浮是一個(gè)恒量,由物體的浮沉條件:當(dāng)G物> 飛艇與熱氣球 飛艇的工作原理是根據(jù)氣體的體積來改變大氣對(duì)它所受的浮力,由F浮=ρgV排,可知,由于ρ與g是定值,根據(jù)V排氣體體積大小來升降。當(dāng)充裝氦氣(密度小于空氣)時(shí)飛艇體積變大,浮力變大,大于重力時(shí),飛艇便上升;如果的下降,則需從飛艇中放出部分氦氣,減小浮力,當(dāng)浮力小于重力時(shí)便下降。即飛艇改變的主要是浮力大小。 熱氣球飛行是根據(jù)熱空氣密度比冷空氣密度小,相同體積熱空氣比冷空氣輕而產(chǎn)生浮力的原理。上升時(shí),把球囊內(nèi)的空氣加熱,空氣排出使其變輕,重力小于浮力就可以使氣球載重升空;要下降時(shí),則停止加熱,冷空氣又進(jìn)入球囊,氣球的重力增加,重力大于浮力時(shí)便下降。用開燃燒開關(guān)的間隔時(shí)間長(zhǎng)短,調(diào)整球囊溫度(氣體密度)來控制熱氣球的上升和下降。即熱氣球改變的是重力的大小。(武漢市第三十六中學(xué) 梁大悅) |
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