一道经典物理题目:1KG的水,能浮起2KG的木头吗?

网上关于这个问题的讨论很多了,不知道果壳网友有什么好的想法没?

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55个答案
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少个螺丝乳品专业博士,科学松鼠会成员

2012-02-24 16:08

矮油。。。热烈恭贺天涯“经典”问题入住果壳。。。

浮力定律中的V排,指的是排开的水的体积,并不是水的总体积。1千克的水,浮起2千克的木头没有任何问题。只要形状合适,1千克的水可以浮起重量远超过1千克的物体。

实验图:

实验详情参考: http://www.guokr.com/blog/99784/

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退相干的龟物理达人,核工程与核技术本科生

2012-02-25 12:19

能,但是要满足一定的条件,就这道题目来说,需要木头与容器底面积比较相近,以下是理论分析,实验上面有

那么怎样才是适合的形状呢?如上图,要使水浮起两倍水重量的木头,由上式,G水:G木=1:2,故S大:S小<3:2即可,这不是很清楚很定量么,虽然模型有点简陋

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那些说浮不起来的,是把木头排开的水的体积,与瓶子里原有水的体积混淆了。
确实,2kg木头排开的水是2kg,但不意味着那水也像木头一样,是固态的。只要变个型,变成薄薄的膜状,水可以轻松容纳超大体积的木头。自然,包裹在膜中的体积,就是浮力公式里水的体积。

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这问题就是考个原理知识是否认识清晰,不是死记硬背,也不是唯公式主义,楼上一位用公式还切图的,太强大了,可惜错的也是没边了。。。。


这个问题就是个初中物理问题。只要条件足够精细,一公斤水,可以浮起100甚至1000公斤的物体。物体和外部支撑容器之间只要不直接接触,有薄薄一层水,用来传递液体内部压强即可。

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hetaoljt专业烧开水

2014-11-13 23:38

能提出这个逗逼问题的人一定是只会背阿基米德定律而根本没明白涵义的……

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世外竹园胡搞瞎搞胡搞瞎搞

2012-02-24 17:39

理论上讲 浮起几公斤都可以 因为水层可以无限薄

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西狼游戏设计师

2016-05-10 19:19

记得上初中的时候,看完浮力公式,我问过老师一句:这么说在理想情况下一杯水是可以浮起巨轮的喽?老师想了想,很赞叹的夸了我。

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这应该就是一道初中物理题吧?引起这么大的争论,不知道初中物理老师该要吐多少盆血!

看一下浮力公式:ρ液gV排

物体的重力公式:ρ物gV物

要想浮起该物体则应该:ρ液gV排=ρ物gV物

g都是一样的,因此有:ρ液V排=ρ物V物

因此有三种情况:

1.当ρ液=ρ物时,V排=V物,此时物体可以停留在液体任何位置,就是悬浮了;

2.如果ρ液>ρ物(比如水的密度就大于木头的密度),可以得出V排<V物,也就是说此时物体会留点头出来了;

3.如果ρ液<ρ物,可以得出V排>V物,也就是说此时物体全部浸入液体内都无法让浮力等于重力,物体就在液体内下沉,直到找到支撑物……

可以看出浮力大小跟液体本身的重量无关,只跟液体的密度有关,只要容器合适V排也可以大于V液。

呵呵,看了其他童鞋的讨论想到还有个空心的问题,根据密度公式ρ=m/V,空心就是减少了m值,因此相当于密度减小,依然符合上述情况。

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isnowfy算法工程师,黑白纵横小组管理员

2012-02-16 14:11

感觉可以,只要木头和容器形状非常相近,让木头周身基本能被水覆盖就可以了

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把水浮木头的实验从新设计下就很容易想明白了。

一个能装3公斤水的容器,放入2公斤木头,排出2公斤水,木头漂浮。把木头拿出来,容器中还剩1公斤水,问木头放回去,还能浮起来吗。

这个答案是显而易见的……

但凡问水浮木头问题的,看到这个解释都明白了。

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粤A-正负零零道路与桥梁砼工

2016-05-05 09:03
支持者: hyll 闲逛的肥锅波

记得中学物理讲浮力的时候就明确过这个问题,“排开的水”和“有多少水”并不直接等同。

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thundertrickGEEK、声音控、图像控

2012-02-25 13:32

给个严谨的答案吧。

2KG的木头可以排出等体积的水来产生浮力,这个大家都分析到了,我就不废话了。

我想说明的问题是木头的平均密度真的比水小么?有不少木头密度都比水大,它们无论水有多少,都是浮不起来的。

除此情况以外,在通常环境(地球上)下,木头可以浮起。
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不知道怎么回复,直接在这里说吧。这里密度指平均密度
一般木材无论外形如何,内部总有细小空洞,这也是其平均密度较小的原因。但是某些家装木料经过压缩处理,空洞会少很多,平均密度大于水。


------------------------------------------------------ 最近无聊又来了

实验室刚买了个液浮光学平台,突然想起这不就是用超少量液体浮起重物吗?

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沌世界水货计算机本科毕业,各种幻控

2012-03-02 11:10
支持者: chgh Night_Fury

貌似初中是做过这么个东西,当年好像还做错了。
坑爹的,光记得错的答案了。

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支持者: HXB Night_Fury

当然,如果水薄到一两个分子的厚度的话,就说不清了。那就不是初中浮力定律的范围了。一泡尿浮起航母只是理论上。

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支持者: 已注销用户

浮力定律中 排开的水的体积,并不是水的总体积这是关键
话说,这个定义,“排开的水”确实觉得不好理解啊

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支持者: hyll

只要形状合适,1公斤水可以浮起2公斤任何物质

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支持者: hyll

这个问题等于是在问质量和压强之间有没有绝对正相关关系。答案是没有。所以,不见得质量小的液体就浮不起来质量大的固体。

这个问题甚至可以改成:1kg的水能浮起来10kg的铁吗?答案也是,可以。

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支持者: hyll

矮油!

浮力产生的根本原因是什么?

压!强!差!

压强差产生上下底面的压力差,就是浮力。

所以,只要木头与容器之间的间隔足够小,水能上升到一定的高度,这时候G排就会等于G木,也就能浮起来了。

阿基米德原理只是阐述了浮力与V排以及液体的密度之间的关系,不考虑水的体积等等。

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支持者: HXB

虽然是个坟贴,但是我非常想说首先要看木头的比重!

1 0

richhan1医学院学士

2016-05-07 14:48
支持者: hyll

能不能浮起来主要取决于密度而不是体积或质量中的一个

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支持者: Night_Fury Vlastbia

答案是:可以。∵漂浮 ∴根据二力平衡和浮力定律,G=F浮=ρ液gV排,这跟水的质量有关系吗?当然没有,只要控制好V排,就可浮起任意质量的木头(当然,若取∞只是理论)这个连初中生都知道,没什么好讨论的,而且事实就是这样!

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先看浮力产生的原因,浮力是因为物体浸入水后不同高度水压不同,产生了压力差,从而产生了浮力,一千克水,按柱形计算,流体压强公式F=ρgh 知 ρg一定时h越大f越大 v=s(底面积)h V一定,则减小S即可增大h,

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z1w1j帝都大学PhDing

2014-11-13 13:09

浮力定理翻译成“被物体取代的体积”或者“物体浸入的体积”就没这么多事儿了

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上初中时物理老师问过一样的问题,那时还不知道水是由分子组成的,忽略摩擦力也是物理上经常干的,所以第一反应就是‘能’,而且只要形状合适理论上可以浮起无穷大的木头。

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刚刚开始的确没考虑到水的形状和容器的关系了,后来想想,“排开”跟“本身体积”对于液体没有必然联系。

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答案不应该是 - 给我1Kg水银 我能浮起整个地球么 233333 跑~

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原来是个挖坟贴。我想你们回答一个问题就够了,浸入液体中的固体,浮力来自于什么?

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我想,果壳中的问题,至少也得是义务教育阶段课本中所没有的

总不能拿一张只考了20分的初中物理卷子,贴上来问剩下80分怎么做吧?

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真_草履虫精神病学烈士

2016-05-05 10:57

这问题应该是装水的容器壁能否撑得起2kg物体+1kg物体产生的压力。。。。。

撑起跟重量没关系吧。把人压扁了照样能撑起压路机啊,不过间接受力给地面了。

1kg水撑起100kg物体没问题:把刚性容器里装满水,容器口跟承装物体口大小一致,除非把水分子间距压缩,否则都能撑起来。

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换个理解方式,就是由水形成的空间乘以水的密度就是这个空间能承载浮起的质量,不管水面上有多少高,也不用管组成这个空间的水是多重(理论上)。所以1KG的水,只要能包围起来形成一个空间,就可以承载这个空间里的理论上的质量,哪怕薄的只有一个水分子。

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排物比算啊,ρ水:ρ木=3:5,所以V排:V物=3:5,2kg木头v排1点多,应该不能吧


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水是浮在水中的,所以任何容器里的水都是浮在那和容器接触的一层水中的。

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为什么物理教科书不用F=ρ液gv入这样的说法呢,真是蛋疼

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首先木头密度要比水要小,其次容器大小要合适,就能浮起来,做个实验就行了。

另外,说只要刚性容器形状合适,1KG水可浮起任意大质量(就假设其密度比水小)物体的,根本就是在乱说嘛。要是水真的薄得只有一分子时,宏观物理理论还能适用于微观物理世界吗?

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普通的木头当然可以,,但是那些密度大于1的就呵呵了

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理论上,只要容器的形状合适,可以用无限少量的水浮起任何量的木头或者其它密度比水低的物体。

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这道题的关键根本就不是1kg和2kg,关键在于木头的密度是否大于水,密度大于水的木头有可能就浮不起来(百度随手一搜,就能找到好几种这样的木头),除非空心以增大排水体积。(此处感谢讨论区提醒)

如果木头密度小于水,别说2kg,几十甚至上百kg都有可能,典型的初中物理知识,没啥好说的。

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“能不能浮起”这个问题,和质量其实没有关系,唯一有关系的是(平均)密度。只要木头的平均密度小于水的密度就能浮起。有人说木头的密度比水大(虽然事实上木头有非常多种,很多密度比水小的),可是重要的是平均密度,弄个空心的木头不就得了吗。。船是钢铁做的不也浮起来了么。

一个很抽象,但是很直接的解释:

想象一块2kg的木头,平均密度小于水,漂浮在无限多的水中,处在静止的状态。你只看紧贴在木头旁边的这一层水,取合适的厚度,使这一层水的质量为1kg。你看,2kg木头不是漂浮在1kg的水中了么?你就算把周围的水全部移走或者换成容器,木头还是漂浮在这1kg的水膜里面。

如果觉得很难理解,我们刚刚说一开始是漂浮在无限多的水中的对吧?现在定义一下,是1000kg的水。1000kg的水可以浮起木头,好理解吧?现在把最外层的500kg去掉,木头还漂浮着吧?再把最外层的400kg去掉,木头还漂浮着吧?依次类推,最后只剩下1kg的水了,木头还漂浮着吧?

告诉你一个秘密,只剩下1kg的水其实还可以继续去掉。0.5kg的水也可以浮起2kg的木头,0.25kg的也可以。。。以此类推。

再告诉你一个秘密,1kg的水也可能浮起2kg的铁。(把可以换成可能了因为存在密度小于水的木头但是不存在密度小于水的铁,虽然铁质物体的平均密度可以小于水)。

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服气了,这不是液压装置的原理吗?还用讨论??

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水平面以下的部分的体积乘以水的密度比木头的重量大的可以浮起来

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浮力。。。向上的浮力和木块对水的压力,作用力和反作用力,都做用在木块上,相互抵消啦,喝水的重量没有关系哈

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许我一生无敌金融 法律 铁矿石

2014-11-13 15:06

醉了,只有人注意V排不是V水,那密度问题怎么没人说?水层可以无限薄没什么问题,但是木头还要分类讨论呢,有密度比水大的木头,你1000KG水也没用。

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我觉得不能,在一个由重力、1KG水、2KG木头组成的体系中,要满足“木头漂浮”这一前提的条件下必然要排出至少2KG的水才行(悬浮、漂浮物体排出的水等于物体本身质量),至于很多人说改变木头形状的方法真的可行么?在满足木头密度≤水密度的前提下改变形状是不可行的吧!!!

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可以。
参见上图,假设水的体积都是1L,木头体积3dm³,质量2kg,g=10m/s²(随便设的)。
当是左图的时候,假设排水体积为2L,那么浮力为20N,此时木头可以被1kg水浮起。
而右图中,假设排水体积为0.25L,那么浮力为2.5N,此时木头不能被1kg水浮起。

区别在哪里?
区别就是如果容器刚好比木头大一点,那么水就可以充分被利用来制造足够大的排水体积将木头浮起。
木头密度越大,水越少,木头离杯底越近。

虽然水只有1L,但是排水体积完全可以是2L。

文笔不通,敬请原谅。

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似乎很不严谨吧,不同的木头类型结果可能完全不一样呢(比水重的木材不在少数,而且木材的形状也决定浮力效果)。

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标准答案(你信吗?),木头和盛水的容器形状未限定,如果水很浅,且木头细长,肯定得不到2kg的浮力,肯定会沉底的。

如果木头和盛水的容器形状如题目那样,g=10的话(好计算,嘿嘿) 跟木头的密度有关(别跟我说木头的密度都很低) 密度低于约2.732的话就能浮起来,反之则沉底(其实触底更严谨些)

数据及实际操作实验未验证,期待数据帝、理论帝指正

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贝雅特丽齐的但丁化学/化工双学位本科生

2012-02-29 02:52
支持者: hyll Night_Fury

没问题,理论上密度比水小的材料,无论多大的质量,都可以用有限多的水将它浮起

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