Question

一块冰漂浮在水面上,其中包有一个铁块和木块,当融化时水面是上升还是下降？

Answer 1

首先应该清楚：若是冰块中不含有其它物体，则冰块融化后对水面高度无影响。因为

冰融化前，冰本身的排水可由阿基米德原理得到：

V排=G冰/(ρ水g)=m冰/ρ水

冰融化前后其质量不变，所以V排不变。冰纯块本身在融化前后对水面高度无影响。

若冰里面有铁块：

冰融化前，这时整体受到的浮力

F浮=G冰+G铁

整体排水体积：

V排=(G冰+G铁)/(ρ水g)

=m冰/ρ水+m铁/ρ水……①

冰融化后，铁块下沉。由于ρ铁＞ρ水，由①式可知，这时铁块的排水体积等于铁块本身的体积。所以：

冰里面若是铁块，冰融化后水面将下降！

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若冰里面有木块：

冰融化前，整体受到的浮力：

F浮=G冰+G木

整体排水体积：

V'排=(G冰+G木)/ρ水g

=m冰/ρ水+m木/ρ水……②

冰融化后，木块仍漂浮。木块的排水体积为V''排=m木/ρ水，由②式可知：

里面若是木块，在冰块融化后，水面高度无变化。