幾條物理問題 (15點)

1. 利用滑輪組把180N的重物勻速提升3m,只用15N的力,不計滑輪重和摩擦,繩子的自由端被移動了??m.
[若沒有能量的損耗，則輸入的能量(施力作功)，等於物體獲的的勢能]
W = ΔPE
FS = mgh
15S = 180x3
S = 36m

2.大象的質量是5000kg,每隻腳底面積600cm2,大象四腳站立時地面的壓強是
壓強 = 力(象的重量) / 面積(四腳的總面積)
600cm2 = 0.06m2
P = 5000x9.8 / (0.06x4)
P = 2.04x105Pa

3.一個金屬塊在空氣中稱時,示數是78.4N,浸沒在水中時,示數是68.6N,
求:(1)金屬塊浸沒在水中時所受的浮力是多少?
浮力等於物體所失去的重量 = 78.4 – 68.6 = 9.8N
(2)金屬塊的體積、密度為多少?
物體的比重 = 物體重量 / 同體積的水重
= 78.4 / 9.8
= 8
比重化密度 = 8x1000 = 8000 kgm3
[比重是它的重量等於同體積的水重，所以比重為 8，它的密度便是水的 8 倍。]


4.在體積為500cm3,密度為0.6×10 3kg/m3的木塊上,力加多重的物體後木塊剛好浸沒在 水中?
(設加上質量 m 的物體)
浮力 = 同體積的水重
B = m木g + mg
Vd水g = Vd木g + mg
Vd水 = Vd木 + m
m = V(d水 – d木)
m = (500/10000)(1000 – 0.6x103)
m = 20kg

5.把質量相同的木塊和冰塊投入水中,則木塊所受的浮力(大於/等於/小於)冰塊所的浮力
依浮體原理，浮體的浮力等於物體的重量，因兩者質量(重量)相等，所以木塊的浮力等於冰塊的浮力。
木塊排開的水的體積為(大於/等於/小於)冰塊所排開的水的體積.
浮力等於排開同體積的水重，兩者浮力相等，所以排開水的體積亦相等。

1) 省力倍數=180/15=12, 力Fx距離S=功W, 根據能量守恆,利用滑輪省力但不能省功.故用力為重量1/12, S就一定長12倍,即3mx12=36m. 題中"勻速上升"是說明做功只用來使重物上升,沒使重物加速增加動能,否則FxS有多少變成動能? FxS在用不用滑輪之下不能相同.
2) 象重5000x9.8=49000N, 總面積=600x4/10000m^2=0.24m^2, p=49000/0.24=2.04x10^5pa
3) a)浮力=78.4N-68.6N=9.8N (減輕因浮力引起) b) 浮力=棑開同體積水重量,
因水密度=1kg/1000cc=9.8N/1000cc 9.8(浮力)=Vx水密度 故V=9.8/(9.8/1000) =1000cc 質量=78.4/9.8=8kg, 密度=8000/1000=8g/cc
4) 木重=0.6x10^3x(500/1000000)x9.8=0.3x9.8=2.94N 全沉入浮力=500g=0.5x9.8=4.9N
需加力4.9-2.94=1.96N

浮力 = 同體積的水重