质量相等的两个实心球a和b它们的密度之比为pa:pb=7:3,现将ab两球放入盛有足够多的水的容器中,当他们静止时,水对两球的浮力之比是Fa:Fb=3:5.求两球的密度.(结果保留两位小数,水的密度为1.0x10~3kg/m^3),

问题描述:

质量相等的两个实心球a和b它们的密度之比为pa:pb=7:3,
现将ab两球放入盛有足够多的水的容器中,当他们静止时,水对两球的浮力之比是Fa:Fb=3:5.求两球的密度.(结果保留两位小数,水的密度为1.0x10~3kg/m^3),

 (7分)由于两球所受重力相等,而受的浮力不等,两球可能同为漂浮或者同为悬浮,也不可能一个漂浮、一个悬浮。又由阿基米德原理可知:若两球均浸没在水中时,两球所受浮力之比为:
=====,与已知矛盾
所以两球仅可能是一个漂浮,一个下沉
又ρa>ρb
故a球下沉,b球漂浮………(2分)
由Fa=Ga排=Vaρ水g………(1分)
Fb=Gb=mbg………(1分)
又Fa∶Fb=3∶5,ma=mb
得=== ……(1分)
即ρa=ρ水=1.67×103kg/m3 ……(1分)
ρb=ρa=0.71×103kg/m3             ……(1分)

这有点难,让哥慢慢想想在写上来

因为ma=mb 所以Va:Vb=3:7
又因为Fa:Fb=3:5 所以V排a:V排b=3:5
由此可得Va=V排a Vb:V排b=7:5
所以物体b处于漂浮状态F浮=G
ρbgVb=ρ水gV排b
ρb=V排b×ρ水/Vb
代入数据ρb=5×10^3/7≈0.71×10^3
所以ρa=7×ρb/3≈1.67×10^3


设a、b球的体积分别为Va、Vb,放入水中后排出水的体积为V1、V2,a、b球所受的重力为Ga、Gb,所受浮力为Fa,Fb.其质量为ma,mb,密度分别为ρa、ρb。
因为ρa:ρb=7:3.ma=mb,两球均实心,所以Va:Vb=3:7
1)假设两球都浮于水面,有Fa=Ga,Fb=Gb,则ρaVag=ρ水V1g=Ga,ρbVbg=ρ水V2g=Gb,因为Ga=Gb,比之得Fa=Fb=1:1与已知不符。故该情况不成立
2)假设一球完全浸入水中,另一球浮于水面。a球密度大,沉入水中的一定是a球。Fa=ρ水V1g,Fb=ρ水V2g。因为Fa:Fb=3:5,所以V1:V2=3:5。又Va=V1,所以V2:Vb=5:7,即b球5/7浸入水中,所以ρb=5/7ρ水=714.29kg/m^3。ρa=7/3*ρb=1666.67kg/m^3
3)假设两球均沉入水中。有Fa=ρ水V1g,Fb=ρ水V2g,V1:V2=Fa:Fb=3:5,又V1=Va,V2=Vb,所以Va:Vb=3:5,这与Va:Vb=3:7的条件相矛盾,故该假设不成立。
综上所述,ρa=1666.67kg/m^3,ρb=714.29kg/m^3