Question

為了研究魚所受水的阻力與其形狀的關(guān)系，小明同學(xué)用石蠟做成兩條質(zhì)量均為m、形狀不同的“A魚”和“B魚”，如圖所示．在高出水面H處分別靜止釋放“A魚”和“B魚”，“A魚”豎直下潛h_A后速度減小為零，“B魚”豎直下潛h_B后速度減小為零．“魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，除受重力外，還受到浮力和水的阻力．已知“魚”在水中所受浮力是其重力的

10

9

倍，重力加速度為g，“魚”運(yùn)動(dòng)位移值遠(yuǎn)大于“魚”的長度．假設(shè)“魚”運(yùn)動(dòng)時(shí)所受水的阻力恒定，空氣阻力不計(jì)．求：
（1）“A魚”入水瞬間的速度V_A
（2）“A魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力f_A
（3）“A魚”和“B魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比f_A：f_B．

Answer 1

（1）A魚入水前做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度位移公式，有：

v

2A1

=2gH
解得：
vA1=

2gH

（2）A魚入水后，受重力、浮力和阻力，根據(jù)動(dòng)能定理，有：
mgh_A-f_Ah_A-F_浮h_A=0-

1

2

m

v

2A1

其中：F浮=

10

9

mg
解得：
fA=(

H

hA

-

1

9

)mg
（3）同理
fB=(

H

hB

-

1

9

)mg
解得

fA

fB

=

(9H-hA)hB

(9H-hB)hA

答：（1）“A魚”入水瞬間的速度為

2gH

；
（2）“A魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力為(

H

hA

-

1

9

)mg；
（3）“A魚”和“B魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比

(9H-hA)hB

(9H-hB)hA

．