如图所示,一根细绳悬挂一个半径为r米、质量为m千克的半球,半球的底面与容器底部紧密接触,此容器内液体的密度为ρ千克/米3,高度为H米,大气压强为p0帕,已知球体的体积公式是y=4πr2/3,球面积公式是S球=4πR2,圆面积公式是s圆=πr2,则液体对半球的压力为 。若要把半球从水中拉起,则至少要用 的竖直向上的拉力。
解析:如图所示,液体对球的压力等于红色阴影部分液体的重力与红色上面大气压力。故
半球的底面积:
S=πr2
阴影部分液体的体积和重力:
V=V柱-V球=SH-
1
×
4
πr3
2
3
=πr2H-
G阴液=ρVg=πρgr2H-
ρgπr3
故其对半球的压力为:
F=P0S+G阴液=πr2 P0+πρgr2H-
若要向上拉起来,至少需要向上的拉力为F与球自身重力的和。所以至少的拉力为:
F拉=F+G球=πr2 P0+πρgr2H-
ρgπr3+mg
答案:
πr2 P0+πρgr2H-
(单位:N)
(单位:N)
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