内容正文:
第12课时 浮力(二)
(1)金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小;
甲 乙
(2)金属块的密度;
(3)如果直接将金属块平放在水平地面上,它对地面的压强大小。
解:(1)由甲图可知,n=2,不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力,F=eq \f(1,2)G,
当金属块完全露出液面后,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的t2~t3时刻,
从乙图可知,该金属块重力为:
G=2F=2×108 N=216 N,
当金属块未露出液面时,即为图中的0~t1时刻,
则2F′+F浮=G,
所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-2F′=216 N-2×68 N=80 N;
(2)根据F浮=ρ水gV排可得,金属块排开水的体积:V排=eq \f(F浮,ρ水g)=eq \f(80 N,1×103 kg/m3×10 N/kg)=8×10-3 m3,
金属块完全浸没在水中,则金属块的体积
V=V排=8×10-3 m3,
则根据G=mg、ρ=eq \f(m,V)可得,金属块的密度为:
ρ金=eq \f(G,gV)=eq \f(216 N,10 N/kg×8×10-3 m3)=2.7×103 kg/m3。
(3)金属块的边长a=eq \r(3,V)=eq \r(3,8×10-3 m3)=0.2 m,
则受力面积S=a2=(0.2 m)2=0.04 m2,
金属块平放在水平地面时对地面的压强:
p=eq \f(F压,S)=eq \f(G,S)=eq \f(216 N,0.04 m2)=5.4×103 Pa。
(1)正方体受到的重力的大小;
(2)正方体浸没在水中受到的浮力的大小F浮;
(3)容器底部对正方体的支持力的大小和正方体对容器底部的压强。
解:(1)正方体的重力G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N;
(2)正方体浸没在水中,V排=V=1.25×10-4 m3,
则F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×
10-4 m3=1.25 N;
正方体沉在底部,由于处于静止状态,则受力平衡,即
G=N+F浮,
所以,N=G-F浮=4 N-1.25 N=2.75 N;
由于支持力与压力是一对相互作用力,则可知正方体对容器底部的压力F=N=2.75 N,
正方体的边长L=eq \r(3,V)=eq \r(3,1.25