将质量是7.2kg,高为40cm,底面积为300cm2的圆柱表木桩放入盛水容器中,木块静止后水深为0.2m,容器高为0.6m,往容器中缓慢加水直到水面到达容器口。求:
(1)加水前,水对容器底的压强;
(2)加水前,木桩静止时受到的浮力;
(3)从加水开始直到水面到达容器口,浮力对木块做的功。
解析:
(1)加水前,水深为0.2m,所以其对容器底部的压强为:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
加水前,木块排开水的体积及其受到的浮力分别是:
V排=300×10-4m2×0.2m=6×10-3m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3
=60N
(3)当水加至容器口时,设木块漂浮,则木块受到的浮力为:
F浮1=G=mg=7.2kg×10N/kg=72N
此时木块排开水的体积为:
V排1= | F浮1 | = | 72N | =7.2×10-3m3 |
ρ水g | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
此时浸在水中的深度为:
h1= | V排1 | = | 7.2×10-3m3 | =0.24m<0> |
S | 300×10-4m2 |
显然假设成立。即木块静止时,处于漂浮状态。如下图分析可得,此时木块重心上升的高度为:
h2=0.6m-0.2m-(0.24m- | 1 | ×0.4m)=0.36m |
2 |
根据功的原理,浮力对木块所做的功等于克服重力所做的功。故浮力对木块所做的功为:
W=Gh2=mgh2=7.2kg×10N/kg×0.36m=25.92J
微信扫码关注三人行问答社区 公众号