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

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
=
ρgVa
ρgVb
=
ρg•
G
ρag
ρg•
G
ρbg
=
ρb
ρa
=
3
7
,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;
由Fa=Ga排=Vaρg,
Fb=Gb=mbg,
又Fa:Fb=3:5,ma=mb
Vaρg
mbg
=
ma
ρa
ρ
mb
=
ρ
ρa
=
3
5

即ρa=
5
3
ρ=1.67×103kg/m3
ρb=
3
7
ρa=0.71×103kg/m3
答:a的密度为1.67×103kg/m3,b的密度为0.71×103kg/m3