如图甲所示在容器底部用吸盘固定一个滑轮,轻质杠杆A端的细线通过滑轮与水中的实心长方体C相连,C的底面积为0.2m2,轻质杠杆OA:OB=3:2.容器内有一定质量的水,实心长方体C漂浮在水面上,此时物体D对杠杆B端的拉力恰好为零。继续向容器中加水,D物体对地面压力随C下底面的深度h变化的图象如图乙所示。不计摩擦、绳重和水的阻力,求:
(1)C的重力GC;
(2)D物体的重力GD。
解析:
(1)由乙图可知,当水的深度h=0.3m时,物体C对绳子的拉力为0,
此时,物体C只受到重力和浮力,且GC=F浮,
由阿基米德原理可知:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSCh
=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×0.3m
=600N,
则物体C的重力
GC=F浮=600N;
(2)当C下底面水的深度h'=0.5m时,物体C受到的浮力为:
F浮'=ρ水gV排=ρ水gSCh'
=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×0.5m
=1000N,
此时物体C对绳子的拉力为:
FC=F浮'﹣GC
=1000N﹣600N
=400N,
设OA=3l,则0B=2l,
根据杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2,
带入数值可得:
FD×2l=400N×3l,
可得绳子对D 的拉力为:
FD=600N,
由图象可知,当C下底面的深度为0.5m时,D对地面的压力为200N,
根据相互作用力可知:地面对D的支持力F支=200N,
则物体D的重力为:
GD=FD+F支=600N+200N=800N。
故
(1)C的重力GC为600N;
(2)D物体的重力GD为800N。
微信扫码关注三人行问答社区 公众号