践行者初中物理力学典题详解第241题

2.一根粗细均匀，长度为1m的木棒AB，将其浸没在水中，并使其可绕B端的水平轴自由转动，为使A端不上浮且维持木棒AB始终水平静止，在A端对其施加一个（方向待求的）力FA＝25N，已知木棒重G=100N，木棒的密度和水的密度关系为：ρ木＝0.8ρ水，ρ水＝1×10³kg/m³。求：

（1）木棒所受浮力的大小；

（2）力FA的力臂大小；

（3）力FA的可能方向（推导后将相关角度标在图中）。

解析:1由题意可知:

①G木=100N，

则m木=G木/g=100N/10N/kg=10kg，

②ρ木＝0.8ρ水

=0.8×1×10³kg/m³

=0.8×10³kg/m³，

则V木=m木/ρ木

=10kg/0.8×10³kg/m³，

=0.0125m³，

因为木棒浸没在水中，

所以V排=V木=0.0125m³，

所以F浮=ρ水gV排

=1×10³kg/m³×10N/kg×0.0125m³

=125N；

2当木棒在力FA作用下，水平静止在水中时:

1.1由题意可知:AB相当于一个杠杆，其中:

①支点为B点，

②阻力F2=F浮-G木=125N-100N=25N，

作用点在木棒的重心，方向是竖直向上，

③阻力臂L2=BC=AB/2=1m/2=0.5m

④动力F1=25N，

则由杠杆平衡条件可知:

动力臂L1=F2×L2/F1

=25N×AB/2/25N

=AB/2=0.5m

由几何关可知动力臂与棒AB成30⁰角，

故力FA的可能方向如下图所示。

践行者初中物理：喜欢的请点赞关注！