如圖*所示,拉力F通過滑輪組,將正方體金屬塊從水中勻速拉出至水面上方一定高度處.圖乙是拉力F隨時間t變化的關係...
問題詳情:
如圖*所示,拉力F通過滑輪組,將正方體金屬塊從水中勻速拉出至水面上方一定高度處. 圖乙是拉力F隨時間t變化的關係影象.不計動滑輪的重力、摩擦及水和空氣對金屬塊的阻力, g=10 N/kg,求:
(1)金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力大小;
(2)金屬塊的密度;
(3)如果直接將金屬塊平放在水平地面上,它對地面的壓強大小.
【回答】
(1)80N(2)2.7×103kg/m3(3)5.4×103Pa
【詳解】
(1)由*圖可知,n=2,不計動滑輪的重力、摩擦及水和空氣對金屬塊的阻力,F=G,當金屬塊完全露出液麵後,金屬塊不受浮力,此時拉力等於重力,即為圖中的t2-t3時刻,從乙圖可知,該金屬塊重力為:G=2F=2×108N=216N,當金屬塊未露出液麵時,即為圖中的0-t1時刻,則2F′+F浮=G,所以金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力:F浮=G-2F′=216N-2×68N=80N;
(2)根據F浮=ρ水gV排可得,金屬塊排開水的體積:V排= =8×10-3m3,金屬塊完全浸沒在水中,則金屬塊的體積V=V排=8×10-3m3,金屬塊的密度為:ρ金= =2.7×103kg/m3;
(3)金屬塊的邊長a===0.2m,則受力面積S=a2=(0.2m)2=0.04m2,金屬塊平放在水平地面時對地面的壓強:p= =5.4×103Pa.
答:(1)金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力80N;
(2)金屬塊的密度2.7×103kg/m3;
(3)如果直接將金屬塊平放在水平地面上,它對地面的壓強5.4×103Pa.
知識點:二力平衡
題型:計算題
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