质量相等的两个均匀实心球a和b,它们的密度之比为ρa:ρb=7:3,现将a、b两球放入盛有足够多的水的容器中,当它们静止时,水对两球的浮力之比是Fa:Fb=3:5.求两球的密度.(结果保留
问题描述:
质量相等的两个均匀实心球a和b,它们的密度之比为ρa:ρb=7:3,现将a、b两球放入盛有足够多的水的容器中,当它们静止时,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1.0×103kg/m3)
答
由于两球所受重力相等,而受的浮力不等,两球不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:
=
Fa′
Fb′
=
ρ水gVa
ρ水gVb
=
ρ水g•
G
ρag
ρ水g•
G
ρbg
=ρb ρa
,与已知矛盾;3 7
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;
由Fa=Ga排=Vaρ水g,
Fb=Gb=mbg,
又Fa:Fb=3:5,ma=mb
得
=
Vaρ水g
mbg
=
ρ水
ma ρa mb
=ρ水 ρa
,3 5
即ρa=
ρ水=1.67×103kg/m3.5 3
ρb=
ρa=0.71×103kg/m3.3 7
答:a的密度为1.67×103kg/m3,b的密度为0.71×103kg/m3.