Question

【題目】如圖甲所示，用細線系住一圓柱形物體使其浸入水槽內的水中，當圓柱體有的體積露出水面時，細線施加的拉力恰好為3N。如圖乙所示，用細線將該圓柱體拉入水槽內的水中，當細線施加的拉力為圓柱體所受重力的時，圓柱體有的體積浸在水中。若要使圖乙所示狀態下的圓柱體全部沒入水中，求圓柱體靜止時繩子向下的拉力。

Answer 1

【答案】4N

【解析】

當圓柱體處于甲狀態時，受力情況如下圖所示

則有

F甲+F浮甲=G

①

當圓柱體處于乙狀態時，受力情況如下圖所示

則有

F浮乙=G+F乙

②

③

解①②③得

V=8×10-4m3

ρ=0.5×103kg/m3

所以當圓柱體全部沒入水中，圓柱體靜止時，繩子向下的下的拉力應為

F=F浮-G=ρ水gV-ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3-0.5×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3=4N

答：圓柱體靜止時繩子向下的拉力是4N。