Question

9．為安全起見，初學(xué)游泳者常使用一塊泡沫浮板，用雙臂把浮板壓入水中，借助浮板所受的浮力來輔助游泳，已知泡沫浮板的密度是0.1×10³kg/m³，體積為3dm³．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）求：
（1）當(dāng)浮板自由漂浮在水面上時(shí)，浮板受到的浮力的大�。�
（2）浮板被壓沒入水中靜止時(shí)，浮板受到雙臂的壓力的大�。�

Answer 1

分析 （1）已知泡沫浮板的密度和體積，利用ρ=$\frac{m}{V}$可求得其質(zhì)量，然后可知其重力，再根據(jù)漂浮時(shí)浮力等于重力可求得受到的浮力．
（2）當(dāng)浮板剛好全部沒入水中時(shí)，浮板受到的浮力等于浮板重加上手對(duì)浮板的壓力，據(jù)此求出手對(duì)浮板的壓力．

解答 解：（1）泡沫浮板的體積：V=3dm³=3×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，泡沫浮板的質(zhì)量：m=ρV=0.1×10³kg/m³×3×10^-3m³=0.3kg，
泡沫浮板的重力：G=mg=0.3kg×10N/kg=3N，
因?yàn)楦“遄杂善�浮在水面上�?br />所以浮板受到的浮力F_浮=G=3N．
（2）因?yàn)楦“灞粔簺]入水中，所以V_排=V=3×10^-3m³，
此時(shí)浮板受到的浮力：F_浮′=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-3m³=30N，
浮板完全浸沒時(shí)，根據(jù)力的平衡條件有：F_浮′=F_壓+G_浮板，
所以手對(duì)浮板的壓力：F_壓=F_浮′-G_浮板=30N-3N=27N；
答：（1）當(dāng)浮板自由漂浮在水面上時(shí)，浮板受到的浮力為3N．
（2）浮板被壓沒入水中靜止時(shí)，浮板受到雙臂的壓力為27N．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道力學(xué)綜合題，考查了密度的計(jì)算、重力的計(jì)算、浮力的計(jì)算、知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．本題關(guān)鍵是阿基米德原理和漂浮條件的聯(lián)合使用．