2. 注水与排水模型分析
(1)注水过程解析(每个阶段的最终状态,且物体密度小于水密度)
注水过程中,水的体积变化及物体所受浮力情况如下:
过程一:在注水初期,加水体积ΔV加水1 = Δh1 × (S容 - S物) = 浸 h × (S容 - S物)。此时物体受到的浮力F浮 = ρ液 × g × S物 × 浸 h。
过程三:圆柱体受力平衡,受重力、拉力和浮力共同作用。液面上升,加水体积ΔV加水3 = Δh3 × (S容 - S物)。物体所受浮力F浮 = ρ液 × g × V物,同时绳子受到的拉力F拉 = F浮 - G = ρ液 × g × V物 - G。
注:排水过程是注水过程的逆过程,从过程四返回到过程一的分析计算即可得出。
例题解析:(2019安徽22题)
将底面积为S=3×10^-3 m^2、高h=0.1 m的铝制圆柱体放入水槽中,其静止于水槽底部的情况如题图所示。已知铝的密度和水的密度,以及重力加速度g的值。求:
(1) 水对圆柱体底部的压强p1;
(2) 圆柱体受到的浮力F浮;
(3) 圆柱体对水槽底部的压强p2。
题图及题解详见教材或相关资料。