Question

有一个体积为600cm^3,重为4N的木块浮在水面上...

如图22所示。

问：（1） 木块露出水面的体积是多大？
（2） 若在木块的上方施加一个竖直向下的力F，当F为多大时，木块能全部没入水中？

Answer 1

1、因为木块漂浮，浮力等于重力：
F浮＝ρ水gV排＝G木
V排＝G木/ρ水g＝4/10000＝0.0004m3
即：V排＝400cm3
露出的体积为：V'=600-400=200cm3

2、还有200cm3在水面上，即0.0002m3。
将这些木头压入水中，浮力达到：
F浮＝ρ水gV木＝1000×10×0.0006＝6N
重4N，向下用力为：F=6-4=2N

Answer 2

1）木块受到浮力等于重力等于木块排开水的重力，木块排开水的体积即没入水中的体积：
v×ρ水×g=4N得到 v=400cm^3
2）同理，2N

Answer 3

（1）设木块在水中的体积为V′，则有
ρgV′=mg
因为 ρ为水的密度=1g/cm^3，mg=4N，g=10m/s^2
所以 m=0.4kg=400g
V′=400cm^3
所以木块露在外面的体积V″=200cm^3

（2）木块全部浸入水中，所受的浮力设为F′，则有
F′= ρgV，V为木块的总体积600cm^3
所以 F′=6N，
而木块自重4N，所以需加的力F= F′-mg=2N