《西游记》中对孙悟空到龙宫借宝一段有这样的描述:“悟空撩衣上前,摸了一把,乃是一根铁柱子,两头是两个金箍,紧挨金箍有镌成的一行字.‘如意金箍棒一万三千五百斤’,约丈二长短,碗口粗细”.以国际单位制,金箍棒质量为6750kg,体积约0.2m3,问:
(1)在海底将上述棒抽出后,棒受到的浮力多大?(ρ海水=1.0×103kg/m3 )(2)在海水中将上述棒竖直上提1000m,孙悟空至少要做多大的功?(3)若孙悟空提棒时做功的功率恒为655kW,求棒上升的速度.(4)为了方便用力,孙悟空将棒变得细短了许多(质量不变).而思思同学认为孙悟空可以不做功就能让棒上升到海面.请你说说孙悟空要怎么做? 物理
网友回答
【答案】 (1)金箍棒在水中排开水的体积等于自身的体积,所受浮力:F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.2m3×10N/kg=2000N;(2)棒的重力G=mg=6750kg×10N/kg=67500N,在海水中将棒竖直上提用的力:F=G-F浮=67500N-2000N=65500N,对金箍棒做的功:W=Fs=65500N×1000m=6.55×107J;(3)由P=Wt,W=Fs,v=st得,P=Fst=Fv,金箍棒提升的速度:v=PF=655×103W65500N=10m/s;(4)将棒变长、变粗,体积变大,在水中排开水的体积变大,根据阿基米德原理受到水的浮力变大,而棒的质量不变、重力不变,当海水对棒的浮力大于重力时,棒就会自行浮到海面.答:(1)在海底将上述棒抽出后,棒受到的浮力是2×103N;(2)孙悟空至少要做6.55×107J的功;(3)孙悟空上升的速度10m/s;(4)将棒变长、变粗,排开水的体积变大,根据阿基米德原理受到水的浮力变大,当海水对棒的浮力大于重力时,棒就会自行浮到海面.