浮力是物体在水或其他液体中所受到的向上浮起的力,其大小等于物体重力与排开水重力的差值。浮力的概念源于阿基米德定律,它是流体力学的基本原理之一。下面是一道经典的浮力问题及解答:
题目:一块长方体木块,长为 L,宽为 B,高为 H,质量为 M,将其放在水中静止不动,求木块所受到的浮力和木块的密度。
解答:
首先,木块处于平衡状态,即所受的浮力与重力相等,因此可以列出平衡方程:F浮 = F重。
由于木块漂浮于水面,所以它所排开的水的体积 V排 = LBH,而水的密度ρ水已知,则木块所受到的浮力 F浮 = ρ水V排水g = ρ水LBHg。
又因为木块的重力 F重 = Mg,将两者相等得:ρ水LBHg = Mg。解得木块的质量 M = ρ水LBH / g。
接着,可以计算出木块的体积 V木 = LBH,再除以其质量,得出木块的密度 ρ木 = V木 / M = LH / (ρ水LBH / g) = BH / (ρ水H / g) = B / (ρ水 / g)。
综上所述,木块所受到的浮力为 ρ水LBHg,木块的密度为 B / (ρ水 / g)。