浮力計算器

重點速覽：浮力（buoyancy force，或稱 buoyant force）是浸在流體（液體或氣體）中的物體所受到的、方向『向上』的托力。它是流體對物體的壓力差造成的：物體底部受到的流體壓力大於頂部（因為越深壓力越大），這個壓力差的淨效果就是一個向上的合力，也就是浮力。關於浮力的定量描述，最著名的是『阿基米德原理』（Archimedes' principle）：浸在流體中的物體所受的浮力，大小等於它所排開流體的重量。用公式表示：F = ρ × g × V，其中 ρ 是流體的密度（單位 kg/m³）、g 是重力加速度（約 9.81 m/s²）、V 是物體排開流體的體積（單位 m³，若物體完全浸沒，V 就等於物體的體積），浮力 F 的單位是牛頓 N。以本工具預設為例：流體密度 ρ = 1000 kg/m³（淡水）、排開體積 V = 0.01 m³（10 公升），則浮力 F = 1000 × 9.81 × 0.01 = 98.1 N。浮力的關鍵物理意義在於它決定物體的『浮沉』：把浮力與物體重力（W = 物體質量 × g）比較——若浮力 > 重力，物體上浮；若浮力 < 重力，物體下沉；若浮力 = 重力，物體懸浮（中性浮力）。由此可推出更實用的判斷：一個物體能否漂浮，取決於它的『平均密度』與流體密度的比較——物體密度小於流體密度就浮、大於就沉。這解釋了為什麼木頭浮在水上（木密度 < 水）、鐵塊沉入水中（鐵密度 > 水），而巨大的鋼鐵船能浮起來——因為船是空心的，整體平均密度小於水。浮力的應用非常廣泛：第一，船舶與潛水——船的排水量設計、潛水艇透過調整壓載水改變自身重量以控制浮沉、潛水員配重帶調整中性浮力。第二，熱氣球與飛艇——利用密度比空氣小的熱空氣或氦氣獲得浮力升空。第三，密度測量——阿基米德當年正是用浮力原理判斷皇冠是否純金；比重計（浮沉子）也依此原理。第四，日常——救生衣提供額外浮力、冰山浮在海面（約 90% 沒入水中，因冰密度約為海水的 0.9）。使用浮力公式要注意：第一，公式中的密度 ρ 是『流體』的密度，不是物體的密度。第二，體積 V 是『排開』的流體體積：完全浸沒時等於物體體積，部分浮出水面時只算沒入部分的體積。第三，要用一致 SI 單位（ρ 用 kg/m³、V 用 m³）；注意公升與立方公尺的換算（1 L = 0.001 m³）。第四，本計算器密度與體積取非負值，重力加速度預設 9.81。總之，本計算器讓你由流體密度與排開體積，快速算出浮力，是理解阿基米德原理、浮沉與船舶潛水的實用工具。