对《例谈阿基米德定律的适用条件》一文的补充

<物理通报>2002年第7期沈大春老师一文<例谈阿基米德定律的适用条件>对浮力问题分析得很好,指出了许多同学在例题中错选B项的原因是未注意到阿基米德定律只适用于惯性参照系,对于加速运动的升降机这类非惯性参照系就不能简单套用了.不过,文末没给出正确答案,对学生自学、教师参考来说,似乎有点遗憾.这里我提出来与大家共同讨论.     

论浮力的计算

通过讨论物体下表面不与液体接触时浮力的计算,总结浮力计算的一般方法.     

几则巧用气球做的实验

在现代生活中有各种材料和造型的气球,如果注意加以利用或改造,能以较低的实验成本,帮助学生理解不少物理中的"大道理".     

超重和失重状态下液体浮力公式的推导及应用

关于浮力问题，初中阶段只讨论了流体在静止状态下的浮力，并给出了此时浮力计算公式F浮=ρ液gV排；高中物理教材中并没有专门讨论浮力问题，但是在讨论超重和失重状态时常会和浮力联系在一起，那么在超重和失重状态下浮力怎样计算呢?同学们是否能运用初中所学的知识解决新的问题呢?下面我们就利用初中和高中所学知识帮助同学们推导超重和失重情况下的浮力计算公式，并利用它讨论一些与超重、失重有关的浮力问题．     

提高YBCO块材在外磁场中悬浮力

本给出了三种提高YBCO块材在外磁场中悬浮力的方法．第一种方法是增强外磁场，对于此方法，本研究了一块直径为30mm的圆柱状YBCO块材分别在圆柱状NdFeB永磁体和NdFeB永磁导轨上的悬浮力．测量结果表明在77K温度下YBCO块在圆柱状NdFeB永磁体上的最大悬浮力为50N，在NdFeB永磁导轨上的最大悬浮力为103．ON．第二种方法是提高YBCO块材自身的性能，包括临界电流密度、俘获磁通和块材尺寸，对于此方法，本仅研究了块材尺寸对悬浮力的影响．三块直径分别为30mm、35mm、40mm的圆柱状YBC0块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力被测量，77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力分别为103．ON、134．5N、175．ON．第三方法是将YBCO块材变成准永久磁体，此种情况下，直径为40mm的圆柱状YBCO块材在77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力高达218．3N．     

环形浅池内硅熔体中的热流体波

为了了解工业Czochralski炉内硅熔体表面轮型的基本特征,对环形浅池内硅熔体的热毛细-浮力对流进行了三维数值模拟,硅熔池内径为15 mm,外径为50 mm,深度为3 mm,熔池外壁被加热,内壁被冷却,底部固壁和顶部自由表面均绝热或者允许一个垂直方向的传热。模拟结果表明,当径向温差较小时,熔池内会产生稳定的单胞热毛细-浮力流动,随着温差的增大,流动将转变为三维振荡流动,在熔体自由表面会出现沿周向运动的轮型,小的垂直方向的热流密度(3W/cm2)对这种振荡流动没有大的影响。同时,讨论了流动和温度波动的特征,并确定了振荡流动的临界条件。     

各向异性浮力紊流的显式代数应力模型及其验证

在Wallin & Johansson的显式代数雷诺应力模型(EARSM)基础上,引入浮力的紊动效应,使该模型能够反映浮力对紊流运动的影响.利用同位网格上的SIMPLEC算法,模拟了T-型连接管内的温度混合流动.与实验资料和DNS计算结果比较表明,提出的模型能够反映各向异性的浮力紊流特征,而且模型在计算进程中显示出良好的数值收敛性能,与涡粘性两方程模型的计算花费相当.     

Angular Dependence of Lateral and Levitation Forces in Asymmetric Small Magnet/Superconducting Systems

The dipole-dipole interaction model is used to calculate the angular dependence of lateral and levitation forces on a small permanent magnet and a cylindrical superconductor in the Meissner state lying laterally off the symmetric axis of the cylinder. Under the assumption that the lateral displacement of the magnet is small compared with the physical dimensions of the system, we obtain analytical expressions for the lateral and levitation forces as functions of geometrical parameters of the superconductor as well as the height, the lateral displacement and the orientation of magnetic moment of the magnet. The effect of thickness and radius of the superconductor on the levitation force is similar to that for a symmetric magnet/superconducting cylinder system, but within the range of lateral displacement. The splitting in the levitation force increases with the increasing angle of orientation of the magnetic moment of the magnet. For a given lateral displacement of the magnet, the lateral force vanishes when the magnetic moment is perpendicular to the surface of the superconductor and has a maximum value when the moment is parallel to the surface. For a given orientation of the magnetic moment, the lateral force has a linear relationship with the lateral displacement. The stability of the magnet above the superconducting cylinder is discussed in detail.     

打水漂与物理学规律

打水漂是人类最古老的游戏之一.通过对打水漂进行简化定量分析得出,石块弹跳,只有在抛掷的初速度超过某个临界值时才会发生,并且给出了石块的最大弹跳次数.     

飞轮储能器的新型高温超导悬浮轴承研究

储能器是一种储存能量的装置,随着高温超导悬浮轴承运用到飞轮储能器中,储能效率得到了大大的提高。它的主要结构是由高温超导体和永磁体组成。文中提出一种全新高温超导悬浮轴承,并研究其的力学性能,为新型超导悬浮轴承的研究与开发做好了基础准备。