Question

10．边长为10cm的立方体石块，上表面与水面平行，距水面深度为0.9m．求：
（1）石块上、下表面水的压强；
（2）石块上、下表面受到水的压力；
（3）石块上、下表面受到水的压力的合力的大小及方向；
（4）石块在水中受到的浮力（g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）根据p=ρgh求出上下表面受到的压强；
（2）根据F=pS求出石块上下表面受到的压力；
（3）已知物体受两个力，二力方向相反，则由力的合成可求得合力的大小及方向．
（4）浮力等于物体上下表面所受的压力之差，

解答 解：（1）铁块上表面的深度为h_上=0.9m，
p_上=ρ_水gh_上=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.9m=9×10³Pa；
下表面的深度为h_下=0.1m+0.9m=1m，
p_下=ρ_水gh_下=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1m=1×10⁴Pa；
（2）由p=$\frac{F}{S}$可得：
F_上=p_上S=9×10³Pa×10×10×10^-4m²=90N
F_下=p_下S=1×10⁴Pa×10×10×10^-4m²=100N
（3）F_上=90N，方向向下，F_下=100，方向竖直向上，则可知：
合力：F_合=F_下-F_上=100N-90N=10N
（4）F_浮=△F=F_下-F_上=100N-90N=10N．
答：（1）石块上表面的水的压强为9×10³Pa；下表面水的压强为1×10⁴Pa；
（2）石块上表面水的压力为90N；下表面受到水的压力为100N；
（3）石块上、下表面受到水的压力的合力的大小为10N，方向竖直向上；
（4）石块在水中受到的浮力为10N．

点评 浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力，浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力．