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曾经有人向诺贝尔奖获得者、一位著名科学家求教一道题,题意大致如下:池中有一条船,船上装有石头,如果把船上的石头投入水中,池内水位将如何变化?这位科学家立刻判断水面会上
题目详情
曾经有人向诺贝尔奖获得者、一位著名科学家求教一道题,题意大致如下:池中有一条船,船上装有石头,如果把船上的石头投入水中,池内水位将如何变化?这位科学家立刻判断水面会上升,因为船中石头投入水中后,池水因为石头占去一定体积而“膨胀”,水位应该上升.事实说明这位诺贝尔奖获得者的解释错了,此事因而成为名人的一则趣闻,请分析一下他到底错在何处?
▼优质解答
答案和解析
石头在船上,船和石头受到的浮力:
F浮=G总=G船+G石=G船+ρ石v石g,---------------①
石块放入水中后,船和石头受到的浮力等于船受到的浮力F船加上石头受到的浮力F石,
F浮′=F船+F石,
由于船漂浮,F船=G船,
石头沉入水底,F石=ρ水v排g,
∴F浮′=F船+F石=G船+ρ水v石g,------------②
∵ρ石>ρ水,
∴由①②可得:
F浮>F浮′,
即:石头在船上时,船和石头受到的浮力大,由阿基米德原理可知石头在船上时,船和石头排开水的体积大、水位高,所以把船上的石头投入水中,池内水位下降.
答:这位科学家的粗略分析中忽略了一点,在石头未投入水池前,石头借助小船漂浮在水面上.把船上的石头投入水中,池水水位应该是下降的.
F浮=G总=G船+G石=G船+ρ石v石g,---------------①
石块放入水中后,船和石头受到的浮力等于船受到的浮力F船加上石头受到的浮力F石,
F浮′=F船+F石,
由于船漂浮,F船=G船,
石头沉入水底,F石=ρ水v排g,
∴F浮′=F船+F石=G船+ρ水v石g,------------②
∵ρ石>ρ水,
∴由①②可得:
F浮>F浮′,
即:石头在船上时,船和石头受到的浮力大,由阿基米德原理可知石头在船上时,船和石头排开水的体积大、水位高,所以把船上的石头投入水中,池内水位下降.
答:这位科学家的粗略分析中忽略了一点,在石头未投入水池前,石头借助小船漂浮在水面上.把船上的石头投入水中,池水水位应该是下降的.
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