Question

物理 运动学

以密度为500kg/m^3的木球自水面5m高出自由落下，河水流速为2m/S，不计水的阻力，并设木球接触水面后即完全浸入水中，则木球第一次落入水中的落点位置与浮出水面位置的距离是（）m？

Answer 1

关键是求出木球第一次落入水中到浮出水面之间所用的时间t
木球接触水面后即完全浸入水中，则可知木球在水中受到的浮力是不变的
设小球第一次落入水中时的速度为v0，则有 v0^2=2gh ①
小球落水后在竖直方向上受到重力和浮力，重力竖直向下，浮力竖直向上，合力向上（不然小球是不会浮出水面的），浮力为 ρ水Vg 重力为 mg，设加速度为a，则有
a=（ρ水Vg-mg）/m=ρ水Vg/m-g=ρ水Vg/ρ球V-g=（ρ水/ρ球）g-g ②
小球在水中向下运动时间为t0 0-v0=-at0 ③
t=2t0 ④
联立①②③④得：
t=2s
则木球第一次落入水中的落点位置与浮出水面位置的距离是
s=V水t=4m