抗洪抢险中解放军战士穿的救生衣是用泡沫塑料(泡沫塑料的密度为0.3×103kg/m3)制成的,使用时必须使人的头部露出水面(该部分体积约占人体总体积的1/10)才有效.如果救生衣的体积为2.
问题描述:
抗洪抢险中解放军战士穿的救生衣是用泡沫塑料(泡沫塑料的密度为0.3×103kg/m3)制成的,使用时必须使人的头部露出水面(该部分体积约占人体总体积的1/10)才有效.如果救生衣的体积为2.4×10-2m3,则使用该救生衣的解放军战士最大质量不得超过多少kg?(设人体的平均密度为1.06×103kg/m3)
答
设救生衣的体积为v1,人的体积为v2,
由题知,救生衣和人体排开水的体积(浸入水中的体积):
v排=v1+
v2,9 10
∵人漂浮,
∴F浮=G=G人+G衣,
又∵F浮=ρ水v排g,G=mg=ρvg,
∴ρ水g(v1+
v2)=ρ1v1g+ρ2v2g9 10
∴v2=
v1
ρ水-ρ1
ρ2-
ρ水
9 10
=
×2.4×10-2m3=0.105m3,1×103kg/m3-0.3×103kg/m3
1.06×103kg/m3-
×1×103kg/m3 9 10
∴m2=ρ2V2=1.06×103kg/m3×0.105m3=111.3kg.
答:使用该救生衣的解放军战士最大质量不得超过111.3kg.