铅球在水中上升的原理(益智题:铅球在船上和在水底哪一种状态会使水面上升更高?)

时间:2023-08-06 14:12:22 阅读:1

益智题:铅球在船上和在水底哪一种形态会使水面上升更高?

一道经典的物理受力分析题—关于浮力

如图所示

水池的边上有一个铅球,这个铅球有约莫直接掉到水池里,也有约莫掉到水池中的汽船里。问掉到水池里和掉到汽船里,哪一种情况下水池的水面会上升得更高一些?


起首我们要分析两种形态下铅球的受力情况。

一、铅球在汽船上

第一种情况

铅球遭到两个力(汽船忽略不计)分散是:垂直向上的浮力,垂直向下的重力,轻重相称朝向相反,铅球处于均衡形态,以是有

F浮力=G重力,由于F浮力=ρ水gV1,G=mg

因此V1=mg/ρ水g

一、铅球沉在水底

第二种情况

铅球遭到三个力(汽船忽略不计)分散是:垂直向上的浮力,池底给的垂直向上的支持力,垂直向下的重力,铅球处于均衡形态,以是有

F浮力+F支持力=G重力,由于F浮力=ρ水gV2,G=mg

因此ρ水gV2+ F支持力=mg,即V2=(mg﹣F支持力)/ρ水g

综上必有mg﹥(mg﹣F支持力),即V1﹥V2

因此铅球在船上比在水底所排开水的体积大,即第一次比第二次水面要高

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