物理高手面積很大的水池,水深H,水面上浮著一正方體木塊,木塊邊長為a

時間 2022-08-23 09:25:11

1樓:

果然是好題,如樓上說的,答案的確是木塊沉入水底時水勢能的改變數。

解:依題意,忽略水位變化,忽略摩擦力,木塊緩慢壓入(受力平衡)。根據能量守恆定律:

水的勢能改變數=力f做的功+木塊重力勢能的減少量1.木塊重力勢能的減少量:

木塊質量為m,下降高度h-a/2;

∴木塊重力勢能減少的量為

p1=mg(h-a/2)

2.f做的功

分兩段求:

1).木塊半沒入水到剛好全部沒入水的過程:

以水面即木塊形心所在平面為參考面,此過程木塊形心沒入水中的深度由0變至a/2

當木塊某一瞬間沒入水的深度為x(0≤x≤a/2)時力f大小為木塊沒入手中的形心以上部分的受到的浮力f=2mgx/a(木塊全沒時浮力為2mg)利用微分法,假設此時木塊輕微移動dx,則f力做功為dw=fdx=2mgx/adx

兩邊由0至a/2積分積分

w=1/4mga

2)木塊剛好全部沒入水中到水底的過程

此過程木塊經過的距離為h-a

f大小恆為mg

f所做的功w1=mg(h-a)

∴水的施能變化為p=p1+w+w1=mg(2h-3a/4)=2mg(h-5a/8)

2樓:匿名使用者

首先題目上水的面積很大的水池,所以當壓入木塊後忽略水池水位的變化。

原先浮力和重力相等,木塊1/2在水中,當用力f壓入時,由於是緩慢壓入,且不計摩擦。所以認為力f是均勻增加的,當木塊剛好沒入時,此時的力f大小為:

f=浮力-重力=mg 受重力,f和水的浮力f,浮力f=2mg

所以f做功為w1=1/2*mg*a/2=1/4mga由於木塊高度下降,重力勢能減小 w2=mg*a/2=1/2mga而問題是池水的勢能改變,就是力f所做的功和木塊i重力勢能的減小。

所以答案是 w1+w2=3/4mga

3樓:匿名使用者

你的問題可能有誤,這個答案是從剛開始到木塊沉到水底池水勢能的該變數。而不是木塊剛沒入水中的池水勢能該變數。

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