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Q:

A:

這是一個經典的物理力學問題。答案是:天平會向左邊(鐵球那一邊)傾斜

以下是詳細的分析:

1. 分析左邊(鐵球)

  • 鐵球是被外部的繩子吊著的,並沒有接觸杯底。

  • 根據阿基米德原理(浮力原理),鐵球在水中會受到一個向上的浮力。

  • 根據牛頓第三運動定律(作用力與反作用力),水會給鐵球一個向上的浮力,相對地,鐵球也會給水一個向下的反作用力,這個力的大小等於浮力。

  • 因為鐵球完全浸沒,這個增加的向下壓力等於排開水的重量

  • 左邊增加的重量 = 同體積水的重量

2. 分析右邊(兵乓球)

  • 兵乓球是被繩子拉在杯底的,整個裝置(杯子、水、繩子、球)是一個整體的系統。

  • 繩子的拉力屬於系統內力,互相抵消,不會影響天平讀數。

  • 因此,右邊天平承受的總重量就是原本的水重加上兵乓球本身的重量。

  • 右邊增加的重量 = 兵乓球本身的實重

3. 比較與結論

  • 題目已知兩個球體的體積相等

  • 我們要比較的是:「同體積水的重量」(左邊增加的力)與「兵乓球本身的重量」(右邊增加的力)。

  • 由於兵乓球的密度遠小於水(所以它才會想浮起來),因此同體積的水絕對比兵乓球重得多

  • 結論:左邊增加的重量 > 右邊增加的重量,所以天平會向左邊傾斜。

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