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我为什么进行上浮和下沉力的数理形成的探讨/李务伦

已有 919 次阅读 2023-12-5 14:03 |系统分类:生活其它

静止流体中存在的物体,如果物体与流体的密度相同,物体可以静止在流体中任意地方,否者不是上浮就是下沉。上浮和下沉的原因是静止流体中的物体受到的浮力大于物体重力物体上浮,否者下沉。这是每一个接受过初中教育的人知道的知识,但当流体结冰时,存在于原流体中的物体如汽泡、石块,这时是否还存在浮力?对这一问题确因没有生产需求,很少或基本没有人去关注。

还有一类地质现象,如盐丘,穹窿。盐丘形成过程如下:岩盐形成之初岩盐层是水平的,水平的岩盐层后被其它刚性不大的诸多岩层覆盖。然而随着时间的推移,岩盐会突破上覆岩层形成盐丘。岩盐怎么会突破上覆岩层?是什么力造成的?如果用浮力解释这一现象,但阿基米德定律的适用范围是静止的流体。从而在这一现象的解释上,使得地质工作者很无奈。于是地学工作者们用透明容器熔化石蜡,待完全冷却后倒入适量的水银,二十多个小时后石蜡如盐丘一般凸出水银。对此地学工作者们根据这一实验,对盐丘的形成这样解释到:“盐丘上升的动力是岩盐与上覆岩层的密度差,比一般沉积岩轻的岩盐向上移动时,就像一种较轻的液体穿过盖在它上面的较轻液体一样”。可见地学工作者对这类现象不是一般的无奈,可以说是相当的无奈。

然而在谈及由星云物质形成的地球演化之初,地学工作者们又一反常态,用分异说:地球内部的物质重的下沉,轻的上浮,从而使地球形成由内而外密度变小。在这里可以看到学者们似乎承认了浮力的作用。但问题是浮力已被阿基米德定律限定,这一解释正确吗?该如何解释以上这些问题呢?可以说这一问题从2019年初设问以来,一直困扰着我。好在天无绝人之路,随着对太空舱中液体自动收缩为球的球内部性质的揭示,经过多次与家人沟通发现:无论物质的相态如何,太空中单一物质均匀球中,存在密度异于球的物质;或具有球层的球中,在某一球层中存在密度异于所栖球层的物体,影响了球内所有物质的稳定,从而使得球内不再平衡,要取得新的平衡,物体要么上浮要么下沉。通过以引力场强度为最基本概念的数理理论探究,其表达形式与流体中的上浮力和下沉力表达形式相同。即:

流体流体力学中,上浮力或下沉力表达式为:F=(ρ-ρ1)vg。ρ为流体密度,ρ1为浸在流体中的物体密度,v为物体体积,g为重力加速度(引力强度)ρ-ρ1大于零为物体上浮力;ρ-ρ1小于零为物体下沉力。ρvg为物体所受浮力项,-ρ1vg为物体所受重力(引力)项

位于均匀球或含球层球层的物质,通过根据引力强度公式,对大球内所有质点受力的计算:上浮力或下沉力为:F=-(ρ-ρ1)vE(r)。ρ为均匀球或物体所在球层密度,ρ1为物体密度,v为物体体积,E(r)[小于零]为物体质心处球内引力强度ρ-ρ1大于零,为物体上浮力;ρ-ρ1小于零为物体下沉力。-ρvE(r)为物体所受浮力项,ρ1vE(r)为物体所受引力项。

从上面展示的公式看,流体力学中的上浮力或下沉力及浮力,因引力强度概念源于万有引力,所以它们的源头是万有引力,与是否为流体毫无关系。即便是固体,浮力照常存在,而物体要么上浮要么下沉,取决于所栖居位置的黏度,黏度小运动快,黏度大运动慢或被封存。有了这些结果,可以知道封存于冰中的汽泡和石块,浮力照常存在,盐丘的形成可用上浮力和下沉力解释。同时也应可看到,浮力再称阿基米德定律已不恰当。可能许多人认为,浮力被称为定律已两千多年,怎么你说不恰当就不恰当了。而我想说的是,我们都知道牛顿力学体系是建立在质点之上的,时下的浮力概念也是如此。在没有生产需要时,忽略相近的引力线之间的夹角,认为是平行的,它并不影响科学生产的需要。然而面对地球这样大的天体,面对大规模的构造运动,质点下的力学能否适用于构造动力的研究?根据层流动力学,渠流动力学,后造山运动,锅盖动力学,地压梯度动力学等诸多动力学,以及所有天体物质在星球内部稳定的标准是什么等许多问题的追问。发现物质的上浮力、下沉力及物质的星球内稳定性,溯源追根,发现这些问题与浮力有着千丝万缕的联系,因此浮力产生的数理问题必须从数理上解决。正是对地球动力学的不断探求,进而导致了最终根据万有引力公式,探求物体浮、沉最根本的原因,进而找到浮力产生的根本原因。因而才有了今年写了系列相关文章。这一探究是否正确,欢迎大家批评指导!



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