Question

今年初，我国西南大部分地区出现了严重的旱灾，人畜饮水困难，许多群众需要到很远的地方挑水饮用．小宇同学在挑水时为防止水溅出桶外，在水面上放上一块体积2×10^-4m³薄木板，如图乙所示，木板有3/4的体积没入水中．此时桶内水深为35cm．求：
（1）薄木板受到的浮力．
（2）桶底受到水的压强．
（3）若这担水总重360N，扁担与肩膀的接触面积为2×10^-3m²，则小宇肩膀受到的压强为多大？
（4）如图丙，为什么扁担的中间要做得比较宽，请你用物理知识解释？

Answer 1

解：（1）由题知V_排=×200cm³=150cm³=1.5×10^-4m³，
那么木板受到的浮力为：
F_浮=ρ_水gV_排，
=1000kg/m³×9.8N/kg×1.5×10^-4m³，
=1.47N．
（2）桶底受到水的压强：
p=ρ_水gh=1000kg/m³×9.8N/kg×0.35m
=3.43×10³Pa．
（3）小宇肩膀受到的压强：
p′====1.8×10⁵Pa．
（4）扁担的中间要做得比较宽，是在压力一定时，增大接触面粗糙程度来减小扁担对肩膀的压强．
答：（1）木板所受浮力为1.5N；（2）桶底受到水的压强为3.5×10³Pa；（3）小宇肩膀受到的压强为1.8×10⁵Pa；（4）减小扁担对肩膀的压强．
分析：（1）由已知条件可知木板排开水的体积，则由阿基米德原理可求得木板受到的浮力；
（2）已知桶深，则由压强公式p=ρgh可求得桶底受到水的压强；
（3）已知水对肩的总压力和接触面积，则由压强公式p=可求得小宇肩膀所受到的压强．
（4）减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积来减小压强；在受力面积一定时，减小压力来减小压强．
点评：本题考查浮力大小的计算、阿基米德原理、压强公式的应用，属综合性应用题目；通过本题注意总结两个压强公式的应用范围．