设管A端距水面的深度为H,空气柱的长度等于h时,放开手后管子不再浮起。此时管子与管内气体所受的浮力与重力平衡(如下图乙)。
取管内气体为研究对象,开始时有:
n
n
n且依题意,压入水中H后有:
n,Shρg=mg,
n,
n由玻-马定律得:
n
n即。
n解上式得:
n
【点评】由解答可知:在H=0.52米处放手,则因浮力与重力相符,管在该处静止;若在H<0.52米处放手,则管内气体的长度大于h=0.2米,系统所受浮力大于重力,管将自行上升;若在H>0.52米放手,则管内气体柱的长度小于h=0.2米,系统所受浮力小于重力,管将自行下沉。