问题 问答题

在2007年6月份广东发生的“抗洪救灾”中,几位同学找到了一张总体积为0.4m3,质量分布均匀的长方体塑料泡膜床垫,将其放入水中时,床垫有

1
4
体积浸入水中,若g=10N/kg.

求:

(1)此时床垫受到的浮力是多大?

(2)床垫的密度是多少?

(3)若被救的人的平均质量为55kg,要保证安全,该床垫上一次最多能承载多少个人?

(4)若将床垫放在水面上(不站人)将露出水面的体积部分截去,剩余部分的

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体积浸入水中.如果再把露出水面的部分截去,将剩余部分投入海水中,求它排开海水的体积?(ρ海水=1.03×103kg/m3

答案

(1)床垫排开水的体积:

v=

1
4
v=
1
4
×0.4m3=0.1m3

床垫受到的浮力:

F=ρgv=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N;

(2)∵床垫漂浮,

∴床垫重:G=mg=m×10N/kg=F=1000N,

∴床垫的质量:m=100kg,

床垫的密度:

ρ=

m
v
=
1000kg
0.4m3
=0.25×103kg/m3

(2)床垫刚好全浸入时,受到的浮力:

F′=ρgv=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4000N;

此时应满足:F′=G+nmg,

∴最多能承载的人数:

n=

F-G
mg
=
4000N-1000N
55kg×10N/kg
≈5.5,一次最多承载5人;

(4)投入海水中,泡沫塑料的质量为

m″=

1
4
×
1
4
m=
1
4
×
1
4
×100kg=6.25kg,

泡沫塑料在海水中漂浮,受到的浮力:

F″=G″=m″g=6.25kg×10N/kg=62.5N,

排开海水的体积:

V″=

F
ρ海水g
=
62.5N
1.03×103kg/m3×10N/kg
≈6×10-3m3

答:(1)此时床垫受到的浮力是1000N;

(2)床垫的密度是0.25×103kg/m3

(3)该床垫上一次最多能承载5个人;

(4)排开海水的体积约为6×10-3m3

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