在学习物理的过程中,浮力是一个重要的知识点。为了帮助大家更好地理解和掌握这一概念,下面将通过一些具体的计算题来加深理解,并附上详细的解答过程。
例题1:阿基米德原理的应用
题目描述:
一个体积为 \(0.02 \, \text{m}^3\) 的物体完全浸没在水中,已知水的密度为 \(1000 \, \text{kg/m}^3\),重力加速度 \(g = 9.8 \, \text{m/s}^2\)。求该物体受到的浮力大小。
解答过程:
根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于它排开液体的重量。公式表示为:
\[ F_{\text{浮}} = \rho_{\text{液}} g V_{\text{排}} \]
代入数据:
\[ F_{\text{浮}} = 1000 \times 9.8 \times 0.02 = 196 \, \text{N} \]
因此,物体受到的浮力为 196 N。
例题2:物体的浮沉条件
题目描述:
一块木头质量为 \(5 \, \text{kg}\),密度为 \(400 \, \text{kg/m}^3\),将其放入水中静止时有一部分露出水面。求木头露出水面的体积。
解答过程:
当木头漂浮时,浮力等于其重力。设木头总体积为 \(V_{\text{总}}\),则有:
\[ F_{\text{浮}} = G_{\text{木}} \]
\[ \rho_{\text{水}} g V_{\text{浸}} = m_{\text{木}} g \]
化简得:
\[ V_{\text{浸}} = \frac{m_{\text{木}}}{\rho_{\text{水}}} = \frac{5}{1000} = 0.005 \, \text{m}^3 \]
由于 \(V_{\text{总}} = \frac{m_{\text{木}}}{\rho_{\text{木}}} = \frac{5}{400} = 0.0125 \, \text{m}^3\),
所以露出水面的体积为:
\[ V_{\text{露}} = V_{\text{总}} - V_{\text{浸}} = 0.0125 - 0.005 = 0.0075 \, \text{m}^3 \]
因此,木头露出水面的体积为 0.0075 m³。
以上两道题目展示了如何利用浮力的基本原理解决实际问题。希望大家通过这些练习能够更加熟练地运用相关知识!