Question

关于物理学的浮力知识

Answer 1

鸡蛋放入水中，向水中加盐，浮力变化先↑后—。　　将线剪断后木块上升至漂浮时，浮力先—后↓。
　　一、浮力与V排关系：
　　物体浸没入水中时浮力变大，完全浸没入水中后浮力不变。说明浮力只与V排有关，与深度h无关。
　　物体重力12N，物体浮力8N，物体密度1.5×103kg/V。
　　过程：G=12N，F拉=4N
　　F浮=G-F拉=12-4=8N，F浮=ρ水·g·V物
　　8=103×10·V物
　　V物=8×10-4m3，G=ρ物·g·V物
　　12=ρ物×10×8×10-4，ρ物=1.5×103kg/m3
　　二、3种方法求浮力：
　　ρ木=0.6×103kg/m3，边长a=10cm(0.1m)，绳子对木块的拉力F=3.92N(g=9.8N/kg)，用3种方法求浮力。
　　①F浮=ρ水·g·V=103×9.8×0.13=9.8N
　　②F浮=F拉+G木=F拉+ρ木·g·V=3.92+0.6×103×9.8×0.13=9.8N
　　③F浮=F向上-F向下=(ρ向上-ρ向下)·S=(ρ水·g·h1-ρ水·g·h2)·S=[103×9.8×（0.1+0.05)-103×9.8×0.05]×0.12=9.8N
　　三、漂浮体
　　一个边长为10cm的木块放入装满水的水杯中溢出600g水，求木块受到的浮力______，木块密度_____，露出水面体积______，木块下表面(向上)受到的压强______。(g=10N/kg)
　　解：①F浮=G排=m排·g=0.6×10=6N
　　②F浮=G木=ρ木·g·V木
　　6=ρ木×10×0.13
　　ρ木=0.6×103kg/m3
　　③F浮=G木
　　ρ水·g·（V木-V露)=ρ木·g·V木
　　1·（0.13-V露)=0.6×0.13
　　V露=4×10-4m3
　　④ρ向上=-=-=-=600Pa
　　漂浮体下表面受到水向上的压力等于物体所受浮力。
　　补充：甲乙两球体积之比是2：1，放在同种液体中，甲在液面下的深度是乙在液面下深度的3倍，则两球所受浮力之比为2：1(原因：同种液体中，F浮只与V排有关，与液面下深度无关)。
　　一个质量为6g的实心物体体积为4cm3，则放入水中后处于沉在水底状态，物体所受浮力为0.0392N。(先比较ρ物与ρ水，ρ物=-=1.5g/cm3>ρ水，F浮=ρ水·g·V=103×9.8×4×10-6)
　　四、轮船：
　　利用空心的方法增大可利用的浮力。F浮=G船=m排·g
　　∴用密度大于水的材料制成的物体也能够浮在水面上。
　　例：一只轮船，排水量为1×104t，放入河水(ρ水=1.0×103kg/m3)中，排开水体积为104m3，受到的浮力为108N(g=10N/kg)，驶入海水(ρ海水=1.03×103kg/m3)中，排开海水体积为9708.7m3，受到的浮力为108N，它从河流驶入海里要浮起一些。(浮起、沉下)，若空船排水量103t，则最多装货重9×107N。
　　分析：V排=-=-=104m3
　　F浮=m排·g=107×10=108N
　　V排=-=-=9708.7m3
　　F浮=108N
　　∵ρ液变大
　　∴V排变小，船漂起。
　　五、潜水艇：
　　改变自身重力实现上浮下沉。水箱排空船漂浮，水箱吸满水悬浮。
　　例：一潜水艇艇壳体积6000m3，V水箱=2000m3，在水下航行时，潜水艇所受浮力______N；当漂在水面上时，潜水艇所受浮力______N，此时有______m3的体积露出水面。(ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg)
　　解：F浮=ρ海水·g·V总=1.03×103×10×6000=6.18×107N
　　F``浮=ρ海水·g·V排=1.03×103×10×（6000-2000)=4.12×107N
　　V水箱=V露=2000m3
　　例：潜水艇在海中潜行时排水量为3000t，在海面上航行时排水量2500t(ρ海水=1.03×103kg/m3)，漂浮时海面以上部分体积485.4m3，要充入500t海水才能又潜入水中。
　　V露=-=-=485.4m3
　　六、密度计：
　　密度计刻度下大上小。在不同液体中，F浮相同，V排不同。
　　简易密度计算公式：
　　F浮=ρ液·g·（h总-h露)·S
　　例：一简易密度计总长为23cm，放入水中水面上长度7cm；放入酒精中液面上长度3cm，求酒精密度。
　　解：F浮=F浮
　　ρ水·g·（h总-h露)·S=ρ酒·g·（h总-h``露)·S
　　1×（23-7)=ρ酒·（23-3)
　　ρ酒=0.8g/cm3
　　七、飞艇、热气球：
　　F浮=G氢+G壳+G货
　　ρ空气·g·V=ρ氢·g·V+G壳+G货
　　例：一飞艇体积为1000m3，外壳体积不计重为1000N，求能装多少吨货物？(ρ空气=1.29kg/m3，ρ氢气=0.09kg/m3，g=10N/kg)
　　解：代入公式1.29×10×1000=0.09×10×1000+1000+m货×10
　　m货=1100kg=1.1t