10N水能不能浮起20N的物体

【作者：张教员,编号66377 更新时间：2014-07-14】 10N水能不能浮起20N的物体？严格化一下：在确定的重力加速度g=10的地区，质量1kg、密度1kg/L的水（这时它受的重力即为10N），有没有可能浮起重力为20N（即质量2kg）的物体？扩展开就是，水能否浮起比自身重力大的物体。

大量同学认为，总重力10N的水，是无法浮起20N物体的，因为浮力=排水重量，10N的水，排水重量不可能大于10N。这是经典错误。

排水体积，实际上是把物体浸到水里，液面以下的物体占据的体积，这个体积，和本来有多少水没有直接关系，完全可能出现周围的总水量很小，但液面下物体体积很大的情况，只要周围水层够薄就可以了。

举个例子，我们把冰块和密度大的石头冻在一起，总之让他平均密度是1kg/L，和水一样，体积2L，质量2kg；然后取来3L水的水杯，装满3L水，把混石冰块轻轻放入水中，当冰块没入水面下，杯子里的水只有1L，里面悬浮着2L的混石冰块。这就是一个10N的水，浮起20N物体的例子。
观察这个例子，同时可以彻底认清排水体积的概念，尽管周围的水只有1L，但排水体积可以大于1L，里面的混石冰块的排水体积就是2L。

用混石冰块，只是为了防止转不过弯，以及纠结于液体的流动，有足够抽象能力，就可以意识到，其实，3L的水，本身就是周围1L水，浮起了中央2L水的例子——中央2L的“水块”，重力20N，浮力20N，这大于自身重力的浮力，就是周围的水提供的。

还可以设计各种浮起自身重力以上物体的模型，在这个题目的网络论战中，有公式，有画图，有实验党的视频，非常丰富。

在这个讨论中，引申提出了一个问题：那么10N水能浮起的物体的上限是多少？

如果把水看做无限可分的连续介质，那么理论上是无限大；当然，实际上水是由水分子组成的，大约10纳米量级，不是连续介质，因此，实际中不会是无限大。单分子层不能提供浮力，周围的水层太薄了，是无法产生浮力的。