浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等於它排開的液體所受的重力。即F浮=G排,我們繼續展開,還能得到兩道展開式G排=m排g=ρ液gV排,這些式子全部都可以用來計算浮力,具體用哪道式子,我們可以根據題意來選擇。
例:(2017節選)常用機器人潛入水下打撈沉船上的物體。某時刻機器人在水下用豎直向上的力舉著體積為 0.03 m3、密度為2.5×103 kg/m3的實心物體靜止不動,該力的大小是多少?(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
答案:解:物體受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3=300 N
物體受到的重力:
G=mg=ρVg=2.5×103 kg/m3×0.03 m3×10 N/kg=750 N
物體在豎直向下的重力G、豎直向上的浮力F浮、機器人向上的舉力F舉作用下處於靜止狀態,則機器人對物體的舉力:
F舉=G-F浮=750 N-300 N=450 N
答案解析:這道題的解決需要對物體進行受力分析,物體受到豎直向下的重力還有豎直向上的浮力及機器人對物體向上的舉力。要求舉力得先求出重力和浮力,知道物體體積及密度就可以求出物體的質量從而求出物體的重力大小G=mg=ρVg=2.5×103 kg/m3×0.03 m3×10 N/kg=750 N。物體浸沒在水中,V排=V物,根據已知條件,利用阿基米德原理求出浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3=300 N,從而很容易得出舉力F舉=G-F浮=750 N-300 N=450 N。
這裡我們求浮力,只能用浮=ρ液gV排這道式子來求,其他式子像F浮=G排、F浮=m排g都不適用,關於浮力的求法,我們要正確選擇對應的公式才能很快解決問題。
牛刀小試:
有三個體積不同的物體甲、乙、丙,把它們都放到水中,若甲排出水的重力是3 N,乙排出水的質量是3 kg,丙排出水的體積是300 cm3,則可確定甲受到水的浮力為____N,乙受到水的浮力為____N,丙受到水的浮力為____N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)