为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示;工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。求:
(1)工件密度与这种油的密度之比为多大?
(2)这种油的密度为多大?
解析:
(1)由图乙可知:当F=0时,工件的浸入油的深度为h1=0.3m,当h大于0.5m以后,压力F保持为400N不变,说明此时工件完全浸没,据此可知:工件的边长为L=0.5m,
当F=0时,工件漂浮在油面上,所以,F浮=G;
即:ρ油gV排=ρ工件gV工件,
所以
;
(2)由图乙知,物体完全浸没时施加的压力为F=400N,此时根据物体受力平衡可得:
F浮=G+F,
则工件的体积
V工件=(0.5m)3=0.125m3
工件的重力
G=mg=ρ工件V工件g,
工件完全浸没时受到的浮力为
F浮=ρ油gV工件,
所以
ρ油gV工件=ρ工件V工件g+F,
即
ρ油×10N/kg×0.125m3ρ油×0.125m3×10N/kg+400N,
解得:ρ油=0.8×103kg/m3。
故
(1)工件密度与这种油的密度之比为3:5。
(2)这种油的密度为0.8×103kg/m3。
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