例子问题
例子问题1:流体静力学
作用在质球上的合力是多少和体积的当它被淹没在水下的时候?
球上的浮力就是被球移开的水的重量:
球受到的重力为:
这些力是相互对立的,所以我们可以说:
例子问题2:浮力
一个质量球被放在水池下面。它被释放的那一刻,它有一个瞬时加速度朝池底游去。球的体积是多少?
需要更多的信息来解决
球上的合力表示为:
由于它向下加速,我们知道重力比浮力强,所以我们可以写:
为每个变量替换表达式:
重新排列来求解球的体积:
示例问题3:浮力
假设一个中空的圆柱形物体漂浮在水面上。这个物体有300克的质量,漂浮在水面下,它的高度有4厘米淹没在水面下,而它的高度有6厘米露出水面。需要向这个圆柱形物体中倒入多少水银才能使它下沉?
加入水银不会导致圆筒下沉
要回答这个问题,我们需要利用浮力的概念,并应用以下等式:
另外,记住在这个方程中,密度和体积是被排开的流体的密度和体积,而不是物体的密度和体积!
因为我们被告知这个物体的质量是300g,最初是漂浮的,我们可以设置浮力等于这个物体的重量。
重要的是要意识到,被移走的液体体积将等于物体在水下的体积的那部分。因为我们知道这个物体是圆柱形的,它有4cm的高度在水下,我们可以建立以下关系:
在哪里=圆柱体的面积和=水下圆柱体高度
将此值代入上式,并将两边公约数消去,得到:
现在我们已经找到了面积,我们可以计算需要添加到圆柱体的质量,以使它下沉。为了做到这一点,我们需要考虑这样一种情况:钢瓶在即将下沉之前的瞬间完全淹没在水中。在这种情况下,我们可以计算需要加到圆柱上的质量来实现这个。
在哪里加到圆柱体中的水银的质量
到目前为止,我们已经确定需要添加450g汞。现在,我们只需要用水银的密度来确定所需的体积。
示例问题4:浮力
金属样品被挂在一根线上,浸入烧杯的水里。金属样品不接触烧杯的边缘或底部。烧杯的水是在实验室的规模,因为金属样品被淹没。当样品浸入水中时,刻度读数会发生什么变化?
刻度读数不变
刻度读数先增大后减小
刻度读数增加
刻度读数先减小后增大
刻度读数下降
刻度读数增加
因为水有一个向上的力在金属样品上,根据牛顿第三定律,它受到一个向下的等大小的力。这种向下的力通过水中增加的压力传递到烧杯,然后传递到天平。
示例问题5:浮力
一个装满氦气的气球要有多大才能举起一个男人吗?氦的密度是.空气的密度是.气球的质量可以忽略不计。
气球的最小尺寸将产生与重力完全相等的浮力:
现在我们得小心了。质量不仅是人的质量,还包括氦的质量。取消和使用下标时要小心:
氦的质量是它的密度乘以体积:
重新排列并求解:
例子问题1:浮力
把一块大石头放在一桶水里;岩石沉到海底。岩石上的浮力值是多少?
浮力是被浸没的物体所排开的水的体积的重量。由于岩石完全被淹没,浮力就是与岩石体积相同的水的重量。尽管岩石在下沉,但浮力仍然存在;它比岩石的重量小。
示例问题7:浮力
两个球形物体被放在一桶水中。一个物体有质量,而另一个有质量.两个物体的直径相同。浮力作用在上面的浮力是__________上面的浮力
不到
等于
的相反方向
大于
等于
浮力可以被认为是由原先在那里的水量排开所产生的力。浮力是物体所排开的液体体积的重量。由于两个物体的直径相同,它们的体积也相同,因此浮力也相同。
示例问题8:浮力
挂在秤上是一种完全淹没在水池中的球体。如果磅秤上的读数是,计算球体的半径。
物体的重量是.如果秤上写着,这告诉我们,浮力的大小是.数学:
我们可以用阿基米德原理把这些参数联系起来:
这就可以求出球体的体积,从而求出球体的半径。
现在我们可以用球面的体积公式来求半径:
示例问题9:浮力
假设两个完全相同的物体浸在水中。物体A在水面下5m处被淹没,而物体B在水面下10m处被淹没。每个物体所承受的浮力有何不同?
每个物体所承受的浮力是相同的
物体B所受的浮力是物体A所受浮力的两倍
物体A所受的浮力是物体B所受浮力的两倍
我们需要知道大气压力,以找出每个物体上的相对浮力
每个物体所承受的浮力是相同的
在这个问题中,我们被告知两个完全相同的物体浸在水中。它们之间唯一的区别是它们被淹没在水面下的距离。然后我们被要求确定这是如何影响每个人所经历的浮力的。
要回答这个问题,我们需要记住浮力的表达式。
上面的表达式告诉我们,浮力的大小与水或流体的密度、被排开的水的体积以及重力引起的加速度成正比。
重要的是要意识到,在这个表达式的任何地方都没有说浮力与物体的深度有关。因此,因为这两个物体是一样的,因为它们都完全浸入水中,它们排开的水的体积是一样的。因此,它们受到的浮力是相同的。
示例问题10:浮力
测定铜球上的合力的半径淹没在水中。
这些
转换来和体积计算:
计算浮力:
代入值:
计算重力:
代入数值并求解:
代入值: