[問題] 國中浮力問題[跪求圖解]

[metoobbs (咪兔B)]

╭────────────── 提醒：版規第三條 ─────────────╮
│與作業、報告或課本習題有關的發問文，需於內文註明題目出處、思考脈絡和解題│
│瓶頸。問題獲得回答後也勿任意刪除文章，並適度的向回答者表達感謝之意。    │
╰──────────────────────────閱讀後可用ctrl+y刪除╯

【出處】(習題或問題的出處)

桃園縣某國中校內所發的考試卷



【題目】(題目的文字敘述，如有圖片亦要提供圖片)

1.
一等臂天平兩端，用完全相同的燒杯，內裝一樣多的水，現各取一個體積相同的乒乓球

與實心鋁球。乒乓球用一條急繫繩拉著，使其完全沉入左邊燒杯的水中；鋁球則用極細

繩吊在支架上，使完全沉沒入右邊燒杯水中，但不促碰燒杯杯底，請問結果天平會往哪

邊傾斜？


2.
承上題，若分別改用極細的硬桿，固定住乒乓球與鋁球，請問結果天平會往哪邊傾斜？

http://imgur.com/Y7yMzt7



【瓶頸】(解題瓶頸或思考脈絡，請盡量詳述以利回答者知道要從何處講解指導)

圖(1)右側鋁球因扣掉浮力(B)後仍有重量(W)，但此重量(W)=繩子張力(T)

而最後天平上所承受的重量，是「燒杯+水+浮力」

重點來了，為什麼浮力向上，卻會對天平產生重量？

左側乒乓球實際上浮力(B)>乒乓球重，繫繩從杯底拉住乒乓球，此時天平所承受的重量

應該是多少？

希望有人可以幫忙我解答，有圖解更好，感謝！

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.160.99.105
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1435367256.A.F8F.html
→ sawatari12: 本人乃該校理化老師.小子你應該在學校就要趕快巴著
→ sawatari12: 老師問啊~~~星期一就要考理化了呢!!!
推 Philethan: 第一題：由於兵乓球合力為零，所以受到來自燒杯向下的
→ Philethan: 合力（繩張力＋浮力），其量值為 mg = 乒乓球密度*v*g
→ Philethan: 剛打錯，是受到來自燒杯向"上"的合力（T+B）。
→ Philethan: 所以燒杯整體被此合力（T+B）的反作用向下推。
→ Philethan: 至於鋁球，只受到向上的浮力=B=水密度*v*g，所以
→ Philethan: 燒杯整體受到該浮力向下的反作用力＝水密度*v*g
→ Philethan: 由於乒乓球會自發上浮，所以乒乓球密度<水密度
→ Philethan: 所以右燒杯受到的向下力 > 左燒杯受到的向下力
→ Philethan: 所以天平向右傾斜。
→ Philethan: 第二題：由於左右兩球僅受到來自水的向上浮力
→ Philethan: 而此浮力皆為 B = 水密度*V*g，所以兩浮力之反作用力
→ Philethan: 皆因兩球體積相同而相同，所以天平並不傾斜。
→ Philethan: 關於你問的「為什麼浮力向上，卻會對天平產生重量？」
→ Philethan: 雖然兩浮力是「水施予球」的力，但此力根據牛三，也有
→ Philethan: 反作用力，亦即「球施予水」的向下反作用力。
→ Philethan: 如此一來，天平施予燒杯的正向力，為了使燒杯靜止，就
→ Philethan: 會更大。
→ Philethan: 至於你問的「此時（左側）天平所承受重量應該是多少」
→ Philethan: 當然就是燒杯重量-繩張力+浮力反作用，但其實後兩者
→ Philethan: 的合力(對乒乓球的向下繩張力與向上浮力)即為乒乓球重
→ Philethan: 力，所以結論就是左側天平正向力=燒杯重量-兵乓球重量
→ Philethan: 呃..我以為只需要短短幾行就能講完的..=.=
→ ayenn0302: 請問1.左邊繩張力方向對球是向下，對杯向上？
推 Philethan: 向下，繩子只有在被拉長時產生張力
→ Philethan: 忘樂說，是繩子把球向下拉，把杯子向上拉