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浮力計算機

用來估算物體在指定流體中會浮起還是下沉，以及有多少體積會沒入液面下方。也能進一步算出在完全浸沒之前，還剩多少可額外承載的質量。

activeEquation
範例

12 kg 物體，排水體積 0.05 m³，水的密度為 1000 kg/m³。它會漂浮，剩餘載重餘裕為 38 kg，浸沒比例約 24%。

Buoyancy verdict
Floats
Maximum buoyant force at full displacement
490.5 N
Object weight
117.72 N
Submerged volume at floating equilibrium
0.012 m³
Submerged fraction at floating equilibrium
24%
Maximum supported mass at full displacement
50 kg
Remaining payload margin before full submersion
38 kg

該物體可以漂浮。在穩定漂浮平衡下，浮力會等於物體重量；上方顯示較大的滿排浮力則是可用上限，並據此決定載重餘裕。

僅供靜態浮力估算使用。本頁不預測穩定性、船體形狀效應、困住空氣的影響、俯仰與橫傾、波浪、動態阻力或安全認證。

有幫助嗎？

範例

計算方式

公式

Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max}

W=mgW = m g

Vsub=mρfV_{sub} = \frac{m}{\rho_f}

mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max}

mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m

變數

Fb,max⁡F_{b,\max}

力(N or lbf)

WW

W 表示這個科學公式中的一個輸入量、中間量或結果量。(N or lbf)

VsubV_{sub}

體積(m³, L, or ft³)

mmax⁡m_{\max}

質量(kg or lb)

mpayloadm_{payload}

質量(kg or lb)

ρf\rho_f

密度(kg/m³, g/cm³, or lb/ft³)

gg

重力加速度(m/s² or ft/s²)

Vmax⁡V_{\max}

體積(m³, L, or ft³)

mm

質量(kg or lb)

先選擇你手上已知的是物體質量，或是物體的平均密度。接著輸入最大排水體積、流體密度，必要時也可以改用不同的重力值。計算機會把各項單位換成同一套物理基準，拿物體重量和滿排時可提供的最大浮力相比；若能浮起，就顯示平衡狀態，否則會算出還差多少。

本工具採用簡單的靜態估算模型。首先以 Fb,max⁡=ρfgVmax⁡F_{b,\max} = \rho_f g V_{\max} 求出最大可用浮力，物體重量則為 W=mgW = m g。若 Fb,max⁡F_{b,\max} 大於或等於 WW，物體即可漂浮。物體在穩定漂浮時不需要用到全部浮力上限，只要排開足夠的流體讓 ρfgVsub=mg\rho_f g V_{sub} = m g 成立即可，因此 Vsub=m/ρfV_{sub} = m / \rho_f。同樣的滿排上限也決定最大可支撐質量 mmax⁡=ρfVmax⁡m_{\max} = \rho_f V_{\max}，以及剩餘載重餘裕 mpayload=mmax⁡−mm_{payload} = m_{\max} - m。

常見問題

01這個浮力計算機實際上是在估算什麼？
它會根據物體的平均質量或平均密度、外部排水體積、流體密度與重力，估算靜態浮力。它能回答物體在完全排水時是否足以被支撐；如果可以，也會算出平衡狀態下必須排開多少流體。
02為什麼最大浮力和穩定漂浮時的浮力不同？
最大浮力是物體完全浸沒時的上限，也就是 rho_f × g × Vmax。實際漂浮時，物體通常不需要排開那麼多流體。在穩定漂浮平衡下，浮力只會增加到剛好等於物體重量。
03為什麼計算機要輸入外部排水體積？
浮力取決於物體能排開多少流體，而不只是裡面的實心材料有多重。像密封容器或泡棉填充物，外部體積相對於質量可能很大，所以即使某些部分材質較密，仍然可能浮起來。
04這裡的載重餘裕是什麼意思？
載重餘裕是指在所選流體中，物體在完全浸沒之前還能再承受多少額外質量。它等於最大可支撐質量減去物體本身的質量。
05這個計算機無法預測哪些情況？
它無法預測穩定性、船體形狀效應、困住空氣的影響、俯仰與橫傾、波浪、動態阻力或安全認證。它只提供靜態浮力估算。

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