儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包在背心上,使用时,穿上这种“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部,为了确保儿童的安全,必须使人的头部露出水面,儿童体重约300N,人的密度约为1.06×103kg/m3,人的头部约占人体总体积的十分之一,泡沫塑料的密度约为10kg/m3,求:
(1)此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力?
(2)此儿童使用的“救生衣”的最小体积为多大才能保证儿童的安全? 物理
网友回答
【答案】 (1)G人=m人g=ρ人V人g
人的总体积V人=G人ρ人g=300N1.06×103kg/m3×9.8N/kg≈2.89×10?2米3
人身体浸入水的体积V排=V人-110V人=910V人=0.9×2.89×10-2米3=2.6×10-2米3
所受浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×9.8N/kg×2.6×10-2m3=255N.
(2)设救生衣的体积为V,有关系式F浮=G总
F浮+ρ水gV=G人+ρ塑gV
V=G人?F浮(ρ水?ρ癃)g=300N?255N(1.0×103?10)kg/m3×9.8N/kg≈4.6×10-3m3.
答:(1)此儿童仅头部露出水面时受到的浮力为255N.
(2)此儿童使用的“救生衣”的最小体积为4.6×10-3m3,才能保证儿童的安全.
【问题解析】
(1)根据人的质量和密度,可以求出人体的总体积;人的头部约占人体总体积的十分之一,可以求出除头外的体积.所受的浮力可以用F浮=ρ水gV排求出.(2)救生衣和儿童的身体的总重力应该与救生衣和儿童身体的浮力相同. 名师点评 本题考点 重力的计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用. 考点点评 此题考查了重力的计算公式,以及浮力的计算,数据较复杂,需要学生认真分析,仔细作答.
【本题考点】
重力的计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用. 考点点评 此题考查了重力的计算公式,以及浮力的计算,数据较复杂,需要学生认真分析,仔细作答.