沉到一定深度后便不再浮起的浮沉子原理是什么?
的有关信息介绍如下:
(1)一块石头系著一个柔软塑料袋,里面装著空气,称其为软壳浮沈子,如下图左。
把浮沈子全部浸入水中,若气袋排开的水重大于石重,则袋上浮,上浮则袋越涨,越是上浮。
把浮沈子全部浸入水中,若气袋排开的水重小于石重,则袋下沈,下沈则袋越缩,越是下沈。 所以软壳浮沈子只有兩地可停,水面或池底。
若一软壳浮沈子停在水面,一条鱼咬住它潜往深水,袋变扁,袋排开的水重小于石重,则此时就算鱼松口,浮沈子再也升不上去了,只能走向池底,即英文题目的irreversible 是也。
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(2)一块石头系著一个硬壳塑料袋,里面装著空气,称其为硬壳浮沈子,如上图中。
它可以安静居于水中。 原因是水面的水密度1,游泳池底部的水密度稍高,例如1.002,而硬壳浮沈子的整体密度例如是1.001,则它会安静停在泳池半深处。不像前例(1)的软壳浮沈子,只能停在水面或水底。
魚咬它,下潜松口,硬壳浮沈子又回半深处。
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(3)一块石头系著一个硬壳塑料袋,底有小孔,里面装著空气和水,称其为半气浮沈子,如上图右。假设浮沉子总体积 V , 壳加石的总重W,它停于水面。你加一块铁重量=V-W+0.01,浮沉子就下沉,水漸漸湧入袋內,當水湧入重量到达铁重,也就是V-W+0.01,就吃水夠多了,此時就算切掉铁块,
总重= 原重(W)+水重(V-W+0.01) ,
重量夠多,继续下沉,irreversible是也。
此時浮沉子气袋压强p 多少?
此時位于水深d,是多深?
想算 p 和 d, 就先准备实验环境:
已知一:水面气压压强为1033公分水柱,
已知二:气袋在水面的(袋压强 * 袋体积)
= 气袋在水下的(袋压强 * 袋体积),
接着开始推理,令 U 代表气袋在水面的体积,改写已知二:
水面压积=1033 * U ,
水下压积=p * [U-水] = (1033+d) * [U-V+W] ,
水面水下兩者相等,其中V,U,W都是起初已知数,可以解得 d ,若深度比d更深就会不停下沉。
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(4)有一大瓶子,瓶身可挤压而稍微变形,里面装水八分满, 放一个半气浮沉子到瓶里,锁紧瓶盖。
浮沈子的体积V=100立方公分,气室50立方公分,重量W=99公克,它浮在水面,有1立方公分在水面上,99立方公分在水面下。用手挤压瓶子,浮沈子将下沉一些,为什么,因为有一些水被挤进气室,气室吃到水,子的整体变重了。
假设大瓶子内的气压是1033,手加压,变成 1038,子的进水口沉到深度D,子之气室气压变为1038+D,问此时气室吃水多少?
答, 1033*50= (1038+D)*(50-A1) ,解A1即吃水量 ,
接着把手放开,大瓶子内的气压变成 1033+D, 问此时气室吃水多少?
答, 1033*50 = (1038+D)*(50-A1) = (1033+D)*(50-A2) ,不管A1, 直解A2,
若A2 大于 V-W 就是吃水过多, 再也无法上升,
即,当A2=50-1033*50/(1033+D) > V-W 就吃水过多,
即,当A2=50-1033*50/(1033+D) > 100-99 就吃水过多,
即,当 D > 1033*1/49 将吃水过多。


