一个有关浮力的物理问题,求教啊 !

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/09/23 11:28:56
一团气泡从深海处向上升的过程,请问他的运动过程是怎样的?(匀速?匀加速?加速度减小的匀加速?)
请考虑到海中压强在变,气泡压缩程度在变,海水密度在变,摩擦力因速度在改变的因素····
1楼,v排只是一个因素
2楼,可以给下解答过程么?
3楼,加速度减小还匀加速?口误还是完全不懂啊。海水密度减小,v排在增大啊!
4楼,完全看不懂你在说什么?是我的理解有问题还是你的表达有问题,能换种方式说说么?

回答的好还有加分·······高手来啊 !!

运用阿基米德原理和完全气体状态方程。
气泡在上升过程中,体积是随着压强变化的。有
pV=nRT。
其中,p是压强,V是气泡体积,n和R是常数,T是温度。则有V=nRT/p。
压强又近似有p=p0+ρgh。其中,h是深度,ρ是海水在h深度处的密度,g是重力加速度。p0是大气压力,在较深处,p0远小于ρgh。在较浅处,ρgh远小于p0。
则有较深处,p=ρgh,较浅处p=p0。
气泡受到的力主要有三个,浮力、重力和阻力。一般来说,阻力与速度的平方成正比(流体力学中的高雷诺数流动)。浮力竖直向上,重力和阻力竖直向下。

浮力F=ρgV=ρgnRT/p
较深处F=ρgnRT/(ρgh)=nRT/h
较浅处F=ρgnRT/p0
显然,较深处,随着气泡的上升,深度h减小,温度T增加,故浮力增加。此时我们可以发现所谓的海水密度已经消去。
较浅处,海水的密度和温度可以看成是常数,故浮力近似不变。

重力G=mg
式中,m为气泡质量,基本上可以认为恒定。显然重力不变。

阻力D=Cd*ρ*v*v*S/2(根据流体力学公式)
式中,ρ还是海水密度,Cd是阻力系数(可看成是一常数),v是气泡速度,这里有两个v相乘,说明阻力和速度的平方成正比。而S表示气泡的尺寸,如果假设气泡是球体时,可以用最大截面圆面积近似。显然,气泡速度以平方出现,要远远大于海水密度与气泡尺寸的影响。这是由于海水的体积弹性模量非常大,要想使海水的密度增加一个小量就必须施加非常大的压强(这里的外界压强与深度成正比),因此就要有非常大的深度。总的来说,速度可以成倍成倍的变化,而海水密度的变化范围却比较窄,因此相成起来速度的影响就占了主要作用。(类似的,考虑飞机在空气中的运动时,升力和阻力的计算是把空气的密度看成是常数的,虽然此时飞机附近空气的压缩非常明显,密度变化肯定比本例中的水要明显地多)。基本上,随着深度的降低,海水的密度下降可以和气泡尺寸的增加近似抵消。
因此,可以令D=k*v*v,其中k为常数。
即认为阻力只有速度的平方成正比。
注意,阻力只是被动的力,即气泡不可能反