如图所示利用滑轮组从水下打捞一长方体形状重物，其底面积S=0.05m2、高h=0.2m，小明站在岸边拉动绳子自由端，使重物从水底开始向上运动，假定重物始终竖直向上匀速运动，并经历三个运

Question

如图所示利用滑轮组从水下打捞一长方体形状重物，其底面积S=0.05m²、高h=0.2m，小明站在岸边拉动绳子自由端，使重物从水底开始向上运动，假定重物始终竖直向上匀速运动，并经历三个运动阶段：第一阶段，从重物在水底开始运动到重物的上表面刚露出水面，绳对重物的拉力 F₁=140N，用 时t₁=40s，第二阶段，从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时t₂=4s，第三阶段，从重物下表面离开水面后在空中上升．（已知动滑轮重G₀=60N，ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/g，不计绳重、摩擦、水的阻力及水面变化）求：

（1）在第一阶段运动中，水对重物的浮力F_浮是多大？
（2）在第一阶段运动中，绳对重物做功W₁是多大？
（3）未打捞前，重物对池底的压强是多大？

Answer 1

（1）重物的体积：
V_物=Sh=0.05m²×0.2m=0.01m³，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，在第一阶段中，重物所受的浮力：
F_浮=ρ_水gV_物=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N；
（2）在第二阶段重物上升的速度为：
v=(h)/(t2)=(0.2m)/(4s)=0.05m/s，
由于重物始终匀速上升，所以在第一阶段中，重物在水中上升的高度：
h₁=vt₁=0.05m/s×40s=2m，
绳对重物做功：
W₁=F₁h₁=140N×2m=280J；
（3）在第一阶段物体受到竖直向上的浮力和绳子的拉力、竖直向下重力处于平衡状态，
则物体的重力：
G=F₁+F_浮=140N+100N=240N，
未打捞前，重物对池底的压力：
F=G-F_浮=240N-100N=140N，
重物对池底的压强：
p=(F)/(S)=(140N)/(0.05m2)=2800Pa．
答：（1）在第一阶段运动中，水对重物的浮力F_浮是100N；
（2）在第一阶段运动中，绳对重物做功W₁是280J；
（3）未打捞前，重物对池底的压强是2800Pa．