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
体积浸入水中,若g=10N/kg.1 4
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
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)1 4
(1)床垫排开水的体积:
v排=
v=1 4
×0.4m3=0.1m3,1 4
床垫受到的浮力:
F浮=ρgv排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N;
(2)∵床垫漂浮,
∴床垫重:G=mg=m×10N/kg=F浮=1000N,
∴床垫的质量:m=100kg,
床垫的密度:
ρ=
=m v
=0.25×103kg/m3;1000kg 0.4m3
(2)床垫刚好全浸入时,受到的浮力:
F浮′=ρgv=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4000N;
此时应满足:F浮′=G+nm人g,
∴最多能承载的人数:
n=
=F浮′-G m人g
≈5.5,一次最多承载5人;4000N-1000N 55kg×10N/kg
(4)投入海水中,泡沫塑料的质量为
m″=
×1 4
m=1 4
×1 4
×100kg=6.25kg,1 4
泡沫塑料在海水中漂浮,受到的浮力:
F浮″=G″=m″g=6.25kg×10N/kg=62.5N,
排开海水的体积:
V排″=
=F浮″ ρ海水g
≈6×10-3m3.62.5N 1.03×103kg/m3×10N/kg
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.