内容正文:
微专题三 浮力的有关计算
一、浮力与重力压强的有关计算
【例1】(2013,重庆)2013年5月12日是母亲节,小明陪父母一起去商场,想送给妈妈节日礼物,在商场中妈妈看上了既美观又实用的茶几鱼缸,如图甲所示。现将该鱼缸放在水平地面上,已知鱼缸内的底面积是0.8 m2,所装水的深度为0.5 m。一条质量为100 g的金鱼悬浮在鱼缸水中,如图乙所示,g取10 N/kg。
(1)金鱼受到的浮力是多大?
(2)水对鱼缸底部的压力是多大?
【解析】(1)知道金鱼悬浮在鱼缸水中,利用悬浮条件确定浮力与总重力的关系。(2)已知水的密度和深度,利用公式p=ρgh计算水对鱼缸底部的压强;已知鱼缸内的底面积,利用公式F=pS计算水对鱼缸底部的压力。
【答案】因为金鱼悬浮,所以它受到的浮力等于总重力:F=G=mg=0.1 kg×10 N/kg=1 N (2)水对鱼缸底部的压强为p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa,水对鱼缸底部的压力为F=pS=5×103 Pa×0.8 m3=4×103 N。
【对应练习】
1.(2014,连云港)一边长为0.1 m的正方体实心铝块放在水平地面上。已知ρ铝=2.7×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)该铝块的重力及它对地面的压强是多大?
(2)工人师傅将它铸造成一个体积为3×10-3 m3的工艺品,若将该工艺品放入水中,静止时受到的浮力是多大?
解:(1)正方体底面积S=l2=0.01 m2,体积V=l3=10-3 m3,正方体的质量m=ρ铝V=2.7×103 kg/m3×10-3 m3=2.7 kg,铝块的重力G=mg=2.7 kg×10 N/kg=27 N,铝块对地面的压强p==2.7×103 Pa==
(2)将工艺品浸没水中时受到的浮力为F1=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-3m3 =30 N,因为F1>G,所以工艺品在水中静止时将处于漂浮状态,其所受的浮力为F浮=G=27 N
2.(2014,襄阳)一个底面积为10 m2的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为20 m3、密度为0.8×103 kg/m3的物体A放入其中,最终物体A漂浮于水面上。则:
(1)物体A所受到的浮力是多少?
(2)如图所示,若将画斜线部分截