回复:根据 与数学无关 提供的链接,皆兄弟也 的(7)需要修正
from tianya-一大烧杯中有适量水,水中漂浮着一个小木块,目测水位在烧杯中间位置,小木块离烧杯底部有足够大的距离,现在用手平托烧杯底往上方做竖直匀加速运动,问此过程中烧杯中的水位如何变化?
烧杯从 静止状态 到 往上方做竖直匀加速运动 需要一个过程。如同位移,速度这些物理量,加速度从0到a > 0都需要时间。否则瞬时速度,瞬时加速度,或 加速度的瞬间变化率 为无穷大。这是不可能的。因此,要明确,本题存在着三个阶段:静止阶段,过渡阶段,和匀加速度阶段。
静止阶段:位移 = 0;速度 = 0;加速度 = 0。木块浮在水面,与水没有相对运动,水面不动。
过渡阶段:位移在增加;速度在增加;加速度也在增加。木块相对于烧杯下沉,与水有相对运动,水面上升。
匀加速度阶段:位移在增加;速度在增加;加速度 = a > 0保持不变。木块浮在水面或在水中,或在水底,与水没有相对运动,水面不动。
布衣之才阁下 的问题出在过渡阶段:木块与水有相对运动时,阿基米德原理是否还成立?这个问题可能和流体力学有关。本人也回答不了。
虽然过渡阶段可能会很短,所幸的是,只要不把 过渡阶段 和 匀加速度阶段混淆。明白复杂的情况都发生在过渡阶段,在匀加速度阶段,木块与水没有相对运动,阿基米德原理应该成立,关键的 (7)式应该成立。要提供给木块加速度,必须增加浮力。而增加的浮力,又必须靠增加木块排开水的体积而取得。而不是靠任何其它可能的原理所增加的浮力。
结论应该是:静止阶段的水面和匀加速度阶段的水面都不动。匀加速度阶段的水面相对于烧杯高于静止阶段的水面。