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1 # 沉著的光系魔法師
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2 # 排骨愛上飯
說的是球形物體吧?應該是小的深,小球落入水中後,受到水的浮力和球的半徑是三次方的正比關係,體積大的物體受到的浮力是體積小物體的浮力的三次方正比,所以體積大的物體落入水中後受到水的浮力大的多,減速也更快,也就下沉的比較淺吧。
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3 # 小科姐說
首先需要說明的這個題目不是很嚴謹!
1、圓形是什麼鬼東西?圓形只是二維圖形而已,在我們三維空間要怎麼表示?所以小科將其改為球形。
2、整個過程太於複雜,因為涉及到阻力的作用。其中空氣阻力可以近似忽略,但水的阻力卻不能忽略,最後得出的結果計算量實在是很大,就算採用近似方法也不輕鬆(還要考慮大家能否接受,所以小科再次將水的阻力也忽略掉,大家就當學習建立物理模型,複習知識吧!
因為兩物體的密度相同且都小於水,那麼我們首先可以肯定的是物體不會徹底沉入水中,最終還是會浮出水面,達到重力與浮力相等的狀態。
所以當這兩塊同一高度落下時,忽略阻力(必須忽略,不然模型過於複雜)那麼整個過程就是重力勢能轉化為動能,再從動能逐漸轉化為內能的一個過程。所以我們可以利用動能定理去研究這一問題。
1、取球體最終下沉深度為零勢能點(這一步很重要)
2、取球體離水面高度為h,下沉水面深度為x。
3、分析受力,列出動能定理與相關方程。
mg(h+x)-W浮=0-0 (1)
W浮=F浮*x (2)
F浮= ρ水Vg (3)(這裡其實在球沒有完全浸入水中時,浮力是變化的,為了簡化模型這裡認為它就是完全沉入水中的浮力)
m=ρ球V (4)
聯立(1)(2)(3)(4)式可得:
x=ρ球×h/ρ球-ρ水
忽略我的畫畫水平
我所以算到最後我們竟然發現,下沉深度與球的體積無關!而是與其密度有關。因為兩個都是實心或空心(空心我們也認為密度相同)所以密度是相同,所以自然下沉深度一樣。(當然這因為是理想模型,因為我們忽略了所有阻力,)
大家可以發現理想模型無法說明任何問題,因此水的阻力不能忽略,大家如果感興趣的話,可以去看看“H翰星河”的回答,裡面有水阻力的計算方法,小科就不再寫了(問答無法輸入公式,太麻煩)大家也試試能否解出那個方程吧!
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水的表面張力的計算公式我不會,但不影響最終結果,。如果不考慮表面張力,這道題類似於彈簧,球的重力勢能在球到了水的最低端的時候轉化為彈性勢能,水的浮力大於重力,球開始上升,而後最高點時重力大於浮力,球又開始下沉,反反覆覆最後由於摩擦力在水的一定程度達到平衡後靜止,我們就是要計算球在最低點,就是重力勢能最大程度轉化為浮力的時候——球的高度。