问题标题:
【如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景.某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部】
问题描述:
如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景.某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部,该柱形容器质量为6kg,底面积为0.03m2,高为0.4m,如图乙所示.现在向容器中加水,当加水深度为0.1m时,模型刚好离开容器底部,如图丙所示.继续加水直到深度为0.38m,然后将一质量为0.9kg的舰载机模型轻放在航母模型上,静止后它们一起漂浮在水面.求:
(1)图丙中水对容器底部的压强为多少帕?
(2)图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米?
(3)放上舰载机后整个装置静止时,相对于水深为0.38m时,容器对水平地面的压强增加了多少帕?
刘红俊回答:
(1)由题意可知,图丙中水的深度h=0.1m,
则图丙中水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
(2)航母模型的重力:G航=m航g=2kg×10N/kg=20N;
由题知,模型刚好离开容器底部,即航母模型漂浮,
所以此时航母模型受到的浮力:F浮=G航=20N;
由阿基米德原理可知,航母排开水的体积:
V排=F
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