昭阳湖是兴化人游泳的好去处,但这里也是发生溺水事故的高发水域.为安全起见,有经验的游泳者常常要装备一种被称作“跟屁虫”的辅助装备.“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接.如图A,正常游泳时,连线松驰,“跟屁虫”浮在水面,跟人如影相随.体力不支时,可将气囊压入水中,这样就可以起到很好的保护作用.如图B为一“跟屁虫”的说明书.(ρ水=1.0×103 kg/m3)求:(1)人正常游泳,“跟屁虫”浮在水面时排开水的体积;(2)将气囊全部压入水中,由此可获得的向上的力量;(3)为了使“跟屁虫”在不慎被刺破后,仍能起到一定的保护作用,请对它的气囊设计提一个合理的建议.___. 物理
网友回答
【答案】 解;(1)由图可知,跟屁虫的质量为m=100g=0.1kg,其重力为G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;跟屁虫漂浮在水中,受到的浮力等于重力;由阿基米德原理可得,“跟屁虫”浮在水面时排开水的体积为:V排=F浮ρ水g=1N1×103kg/m3×10N/kg=1×10-4m3;(2)跟屁虫的体积为:V=0.4×0.3m×0.2m=0.024m3;将气囊全部压入水中,此时“跟屁虫”受到的浮力为:F浮'=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.024m3=240N;由此可获得的向上的力量为:F=F浮'-G=240N-1N=239N;(3)可以把内部气囊设计为多气囊,即使一个被刺破,也能正常使用.答:(1)“跟屁虫”浮在水面时排开水的体积为1.0×10-4 m3;(2)获得的向上的力量为239N;(3)把内部气囊设计为多气囊.