问题: 物理
底面积为正方形的容器,置于水平地面上,容器质量为200克,对地面的压强是800帕,容器壁的厚度可忽略不计。在容器中放入一个边长为4厘米,密度为0.75克/厘米3的正方体木块A,然后向容器内倒水。求:
(1) 该正方形容器的底面积;
(2) 要使木块A对杯底没有压力,至少要倒入多深的水?
(3)当容器对地面的压强为2100帕时,木块受到的浮力对木块做了多少功?(g取10牛/千克)
解答:
解:(1)S容=F/P=GA/P=2N/800Pa=2.5×10-3m2;同时可计算出容器的边长为5厘米。
(2)A是密度为0.75克/厘米3的正方体,将A放入水中漂浮时,V排=0.75VA,即水下深度为0.75×4厘米=3厘米。由此可知,当A在容器底时,若水深为3厘米时,浮力等于重力,此时A对容器地没有压力。
(3)当A对容器底没有压力时,水深为3厘米,可计算出此时的水重G水。
G水=V水×ρ水×g=(S容-SA)×h深×ρ水×g =(52-42)×3×10-6m3×1×103kg/ m3×10N/ kg=0.27 N
当容器对地面的压强为2100帕时,容器总重G总=2100Pa×2.5×10-3m2=5.25 N
当容器对地面的压强为2100帕时,容器内水重G水′=5.25 N-2 N=3.25 N
用3.25 N减去0.27 N即为A升高后,A底面之下的水重G底面之下水=3.25 N-0.27 N=2.98 N
A底面之下的水深为 H=G底面之下水/(gρ水S容)=2.98 N/【10N/ kg×1×103kg/ m3×2.5×10-3m2】=0.1192 m
即A被抬高了0.1192 m。
W浮力= GA H=2N×0.1192 m=0.2384J。
浮力做功0.2384J。
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