题目内容


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300牛,人的密度约为1.06×103千克/米3,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10千克/米3,求:

(1)此儿童的体积大约是多少?(3分)

(2)此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力?(3分)

(3)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?(4分)



(1)此儿童的质量约为m=G/g=30.6kg,

体积大约是V=m/ρ=28.9×10-3m3.

(2)此儿童头部体积V’=V/10=2.89×10-3m3.,

浸入水中体积为V1=V-V’=26.×10-3m3.

仅头部露出水面时,受到的浮力

F浮=ρ水g V1=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×26×10-3m3.=260N.

(3)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

解得V=(G人-F浮)÷(ρ水-ρ塑)g =(300N-260N)÷(1.0×103-10)kg/m3×9.8N/kg ≈4×10-3m3。


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