Question

為安全起見(jiàn)，初學(xué)游泳者常使用一塊泡沫浮板，用雙臂把浮板壓入水中，借助浮板所受的浮力來(lái)輔助游泳．已知泡沫浮板的密度是0.1×10³kg/m³，體積為3000cm³．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）求：

（1）當(dāng)浮板自由漂浮在水面上時(shí)，浮板受到的浮力的大小．

（2）浮板被壓沒(méi)入水中靜止時(shí)，浮板受到雙臂的壓力的大小．

 

Answer 1

【答案】

解：（1）由于V=3000cm³=3×10^﹣3m³，

故由密度的計(jì)算公式得m=ρV=0.1×10³kg/m³×3×10^﹣3m³=0.3kg，

所以浮板受到的重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N，

∵浮板自由漂浮在水面上，∴浮板受到的浮力F_浮=G=3N．

（2）∵浮板被壓沒(méi)入水中，∴V_排=V，

此時(shí)的浮力F_浮′=ρ_水gV_排=ρ_水gV_木=1×10³kg/m³×10N/kg×3×10^﹣3m³=30N，

∵根據(jù)木塊完全浸沒(méi)時(shí)的受力情況可得：F_浮′=F_壓+G_木，

∴手對(duì)木塊的壓力：F_壓=F_浮′﹣G_木=30N﹣3N=27N；

答：（1）當(dāng)浮板自由漂浮在水面上時(shí)，浮板受到的浮力為3N．

（2）浮板被壓沒(méi)入水中靜止時(shí)，浮板受到雙臂的壓力為27N．

【解析】（1）由于浮板是漂浮的物體，故浮力等于重力，而其重力可由質(zhì)量求得，質(zhì)量又可以通過(guò)密度與體積計(jì)算得出，而密度與體積卻都是已知的，故該問(wèn)可求；

（2）當(dāng)浮板完全浸沒(méi)于水中時(shí)，可求出浮板受到的浮力大小，再通過(guò)此時(shí)浮板的受力情況，通過(guò)平衡條件可得壓力的大小。

考點(diǎn)：質(zhì)量、浮力的簡(jiǎn)單計(jì)算，力平衡的知識(shí)及漂浮物體的特點(diǎn)等。