流體力學(xué)報(bào)告

1、阿基米德浮力原理摘要：浮力原理簡(jiǎn)述物體在液體中所獲得的浮力，等于它所排出液體的重量，艮即 二。（式中為物體所受浮力，。為物體排開液體所受重力）。該式變形可得 二。二林（式中P為被排開液體密度，為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，為排開液體體積）關(guān)鍵詞：阿基米德、王冠、阿基米德橋兩千年前（約公元前287年一公元前212年），阿基米德出生于西西里島的敘拉 古的一個(gè)貴族家庭。他從小就善于思考，喜歡辯論。早年游歷過(guò)古埃及，曾在亞 歷山大城學(xué)習(xí)。據(jù)說(shuō)他住在亞歷山大里亞時(shí)期發(fā)明了阿基米德式螺旋抽水機(jī)，今 天在埃及仍舊使用著。不幸的是在公元前212年，敘拉古被羅馬軍隊(duì)占領(lǐng)，正在 沙地上畫著幾何圖形思考問(wèn)題的阿基米德被闖進(jìn)來(lái)的

2、無(wú)知的羅馬士兵殺死，終年 75歲。他一生獻(xiàn)身科學(xué)，忠于祖國(guó)，受到人們的尊敬和贊揚(yáng)。阿基米德出生時(shí)，在當(dāng)時(shí)古希臘的輝煌文化已經(jīng)逐漸衰退，經(jīng)濟(jì)、文化中心 逐漸轉(zhuǎn)移到埃及的亞歷山大城;但是另一方面，意大利半島上新興的羅馬共和國(guó)， 也正不斷的擴(kuò)張勢(shì)力；北非也有新的國(guó)家迦太基興起。阿基米德就是生長(zhǎng)在這種 新舊勢(shì)力交替的時(shí)代，而敘拉古城也就成為許多勢(shì)力的角斗場(chǎng)所。阿基米德是古希臘偉大的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、力學(xué)家，靜態(tài)力學(xué)和 流體靜力學(xué)的奠基人。他對(duì)待科學(xué)研究的態(tài)度是勇于革新、勇于創(chuàng)造而又嚴(yán)肅認(rèn) 真，曾在幾何學(xué)、靜力學(xué)以及機(jī)械的民明創(chuàng)造方面都取得了巨大的成就。浮力定 律是由阿基米德發(fā)現(xiàn)的。浮力原理簡(jiǎn)述

3、：物體在液體中所獲得的浮力，等于它所排出液體的重量，艮即 二。（式中為物體所受浮力，。為物體排開液體所受重力）。該式變形可得 二。二恐（式中P為被排開液體密度，為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，為排開液體體積）浮力原理的發(fā)現(xiàn)，有這樣一個(gè)故事:相傳敘拉古赫農(nóng)王讓工匠替他做了一頂 純金的王冠。但是在做好后，國(guó)王疑心工匠做的金冠并非純金，但這頂金冠確與 當(dāng)初交給金匠的純金一樣重。工匠到底有沒(méi)有私吞黃金呢？國(guó)王想檢驗(yàn)金冠是否 為純金，但又不能破壞王冠，這個(gè)問(wèn)題不僅難倒了國(guó)王，也使諸大臣們面面相覷。 經(jīng)一大臣建議，國(guó)王請(qǐng)來(lái)阿基米德檢驗(yàn)。最初，阿基米德也是冥思苦想而卻無(wú)計(jì) 可施。后來(lái)有一天，他在家洗澡，當(dāng)他坐進(jìn)澡盆里時(shí)，

4、看到水往外溢，同時(shí)感到 身體被輕輕托起。他突然悟到可以用測(cè)定固體在水中排水量的辦法，來(lái)確定金冠 的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿上就跑了出去，大聲喊著“尤里 卡！尤里卡！”（Eureka，意思是“找到了 ”。希臘文： p q K a）這次試驗(yàn)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過(guò)查出金匠欺騙國(guó)王，阿基米德從中發(fā)現(xiàn)了浮力定律 （阿基米德原理）：物體在液體中所獲得的浮力，等于它所排出液體的重量。一 直到現(xiàn)代，人們還在利用這個(gè)原理計(jì)算物體比重和測(cè)定船舶載重量（即廣為人知 的排水量法）等。阿基米德浮力原理的應(yīng)用很廣泛，如阿基米德橋。阿基米德橋橫截面可以為 橢圓形或圓形，長(zhǎng)度可達(dá)幾千米，寬度可達(dá)幾十米，可通行汽車，也

5、可建成多通 道，同時(shí)通行汽車和火車。由于技術(shù)上的一些難題沒(méi)有解決，并且沒(méi)有相應(yīng)的設(shè) 計(jì)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，目前世界上還沒(méi)有一座真正的阿基米德橋。而一旦建成，阿基米 德橋?qū)⒊蔀橐环N新的交通方案供人們選擇。更為重要的是，阿基米德橋適用于跨 度較大、水位較深等不適宜建橋、隧道的地點(diǎn)。阿基米德橋又名水中懸浮橋，是跨越深水域的新交通方式。它固定在水面以 下，借助浮力懸浮在水底和兩岸，以防浮出水面，橋頂距水面保持20米以上的距 離，以便大噸位船只通行3支撐方式阿基米德橋有三種支撐方式：第一是浮筒式結(jié)構(gòu)，當(dāng)懸浮管道的浮力較小時(shí)，利用浮筒增加浮力； 第二是是鉚索式，當(dāng)管道的浮力足夠大時(shí)，采用鉚索拉力固定管道;第三為剛

6、性樁柱式，很像水中橋梁。其中自重又明顯大于交通載荷。由于重力太大會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，浮力太大又對(duì)固定橋體的纜索要求其中自重又明顯大于交通載荷。由于重力太大會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，浮力太大又對(duì)固定橋體的纜索要求很高，目前研究認(rèn)為重浮比在0.70.8之間效果最佳。優(yōu)勢(shì): 阿基米德橋具有現(xiàn)有橋梁和隧道所不具備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。第一，阿基米德橋是一種環(huán)境友好的方案，對(duì)兩岸地貌的影響非常小;第二，由于借助了自然的力量一一浮力，一旦技術(shù)成熟，阿基米德橋同橋梁、隧 道相比具有造價(jià)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠鋯挝婚L(zhǎng)度的造價(jià)不隨跨度的增加而增加;第三，技術(shù)上阿基米德橋不受跨度和水深的限制，可建在長(zhǎng)跨度、水位深、陡峭 的地方。除此之外，阿基米德橋還

7、有一定的旅游價(jià)值可供開發(fā)。面臨問(wèn)題: 從工程技術(shù)角度看，阿基米德橋的設(shè)計(jì)與建造遇到很多新問(wèn)題。例如材料選擇;錨固系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；橋岸連接形式；服役條件，以及動(dòng)力響應(yīng)與結(jié)構(gòu)安全。結(jié) 構(gòu)安全是最令人擔(dān)心的事，它包括在地震、海嘯、爆炸以及沖擊載荷作用下的可 靠性問(wèn)題。另外，由于它在波流載荷作用下，疲勞問(wèn)題和材料腐蝕失效問(wèn)題更是 棘手問(wèn)題?？傊?，海洋工程中遇到的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，這里都有。不過(guò)，由于它是交通 設(shè)施安全問(wèn)題，更為要緊。特點(diǎn)特色:阿基米德橋?qū)W名為水中懸浮隧道。不過(guò)，與隧道不同，阿基米德橋借助于浮 力浮于水中；與一般的橋也不同，對(duì)于浮力大于重力的阿基米德橋，它和水底的 連接方式與橋相反用纜索（也可以用其他方式）固定于水底和兩岸，以防浮出 水面，橋頂距水面保持20米以上的距離以便通行大噸位船只。因此，阿基米德橋 的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案與橋梁、隧道有根本區(qū)別。阿基米德橋的原理是阿基米德的浮力定律：重力浮力，物體將沉入水底重力浮力，物體將上浮重力二浮力，物體將懸浮于水中然而阿基米德橋的建設(shè)是一個(gè)世界性的難題，至今尚無(wú)建成的阿基米德橋。 阿基米德橋最大難點(diǎn)在于其懸浮在水中，雖然可以通過(guò)錨固在水下基礎(chǔ)的錨纜桿 裝置保持穩(wěn)定，但其受力方式和橋梁隧道完全