关于浮力的题目,在冰块中放一物体,把它们放入水中,当冰块中的物体的密度小于水的密度时,冰融化后水面是上涨还是不变还是下降呢?如果正好等于水的密度,又是如何呢?说明原因有追加分!(

Question

关于浮力的题目,
在冰块中放一物体,把它们放入水中,当冰块中的物体的密度小于水的密度时,冰融化后水面是上涨还是不变还是下降呢?如果正好等于水的密度,又是如何呢?
说明原因有追加分!(最好用一些公式来解答)

Answer 1

首先要讲清一个问题:当水中只有冰时,冰浮在水面上,此时水面高度和冰熔化后的水面高度是相同的[根据F浮=ρ液gV排,因为冰熔化前后所受浮力是相同的(都等于重力),液体密度都是水的密度,g也相同,所以V排是相同的,即水面高度相同].
所以,当冰块中物体的密度 小于等于 水的密度时,冰熔化后,物体不会下沉,其所受浮力等于它的重力.而在冰块中时,它所受浮力同样等于它的重力,还根据浮力公式,水面高度是不变的.
当冰块中物体的密度 大于 水的密度时,冰块可能漂浮,也可能下沉:当漂浮时,冰熔化后,物体下沉,水对它的浮力不再等于它的重力,而是小于熔化前的浮力(其实是等于 它的重力减去它对容器底的压力),根据公式,V排要减小,所以水面高度下降.当下沉时,冰块对容器底的压力 小于 冰熔化后物体对容器底的压力(熔化前的压力 等于 物体的重力 减去 物体所受的浮力 再减去 冰向上的力,熔化后的压力 等于 物体的重力 减去 物体所受的浮力),所以熔化前此物体和冰(水)共受的浮力 大于 熔化后此物体和冰(水)的浮力,根据公式,熔化后水面高度下降.
所以,当冰块中物体的密度小于等于水的密度时,冰熔化后水面高度不变,当冰块中物体的密度大于水的密度时,冰熔化后水面高度下降.
其实,当物体的密度大于水的密度时,无论冰块漂浮还是下沉,道理上都是相同的,为了便于理解,我分开说了,但这里还是这道题的难点,需要自己去悟才能理解.