問題詳情:
為了節約水資源,公廁用的定時定量沖水裝置主要部件如圖所示。浮筒底面積為S1=100cm2且足夠高,略大於出水口的圓形閥門(厚度不計)的表面積為S2=20cm2,浮筒與閥門用細杆相連,不計浮筒、閥門、輕杆的重量。通常情況下,水龍頭以滴漏形式向儲水桶供水,當儲水罐水位上升到20cm時,浮筒即將通過輕杆將閥門拉起沖水,問即將開始沖水時(g=10N/Kg,ρ水=1.0×103kg/m3):
(1)閥門所受水的壓強p為多少?
(2)浮筒對閥門的拉力為多大?
(3)浮筒浸入水中部分的深度H為多少?
【回答】
(1)2000Pa;(2)4N;(3)0.04m
【解析】
【詳解】解:(1)由題可知,當h=20cm時,閥門受到水的壓強為:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)閥門受到水向下的壓力和浮筒向上的拉力,剛被拉起時,因為不計重力,兩個力大小相等,則拉力
F拉=F壓=pS=2000Pa×2×10﹣3m2=4N;
(3)因為不計重力,浮筒在豎直方向只受到豎直向上的浮力和細杆向下的拉力F’,F’和F拉是相互作用力,即F′=F拉=4N,
根據力的平衡得 F′=F浮=ρ水gV排
可得:,
浮筒浸入水中部分的深度H為。
答:(1)閥門所受水的壓強p為2000Pa;
(2)浮筒對閥門的拉力為4N;
(3)浮筒浸入水中部分的深度H為0.04m。
知識點:壓強和浮力單元測試
題型:計算題