如图(a)所示,底面积为2×10-2m2的薄壁轻质圆柱形容器放在水平地面上,容器内水的深度为0.1m。
(1)求水对容器底部的压强;
(2)求容器中水的质量
(3)如图(b)所示,将容器放在密度为ρ的正方形木板的中央,若木板的连长为l,厚度为h,且a1≤l≤a2、b1≤h≤b2,求木板对水平地面的最大压强和最小压强。(请用ρ、a1、a2、b1、b2等表示)
解析:
(1)水对底部的压强:
P=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa
(2)水的体积为:
V水=Sh水=2×10-2m2×0.1m=0.2m3
水的质量是:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.2m3=200kg
(3)木板的体积为:
V木=l2h
木板的重力为:
G木=m木g=ρg V木=ρg l2h
木板对地面的压力为:
F=G木+G水=m水g+G木
=200kg×10N/kg+ρg l2h
=2×103N+ρg l2h
其受力面积为:
S=l2
所以地面受到的压强为:
P’= | F | = | 2×103+ρg l2h | = | 2×103 | +ρg h |
S | l2 | l2 |
由此可见,当l最小时且h最大时,地面受到的压强最大,此时
P最大’= | 2×103 | +ρg b2 |
a12 | ||
|
|
|
同理,当l最大且h最小时,地面受到的压强最小。此时:
P最小’= | 2×103 | +ρg b1 |
a22 |
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