精选问答
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V=4πr3/3,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πr2ρgH-23ρgπr3πr2ρgH-23ρgπr3牛.若要把半球从水中拉起,则至少要用πr2ρgH-23ρgπr3+mg+p0πr2πr2ρgH-23ρgπr3+mg+p0πr2牛的竖直向上的拉力.

2019-06-20

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V=4πr3/3,球面积公式是S=4πr2,圆面积公式是S=πr2.则液体对半球的压力为
πr2ρgH-
2
3
ρgπr3
πr2ρgH-
2
3
ρgπr3
牛.若要把半球从水中拉起,则至少要用
πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
牛的竖直向上的拉力.
优质解答
(1)假设半球下表面处全部为液体,
则半球受到的浮力F方向竖直向上,由阿基米德原理可知,
F=ρgV=ρgV半球=ρg×
1
2
×
4
3
πr3=
2
3
ρgπr3
半球表面各处所受液体压力的分布如图所示,
半球上表面受到的液体压力F竖直向下,
∵P=
F
S
,∴F=PS,半球下表面受到的液体压力:
F=PS=PS=ρgH×πr2,方向竖直向上,
半球受到的浮力F等于半球下表面与上表面所受液体对它的压力合力,
即:F=F-F,F=F-F=πr2ρgH-
2
3
ρgπr3
在本题给出的条件中,半球底部与容器底部紧密接触,即半球的下表面处并不与液体接触,
但这并不改变半球上表面受液体压力作用的情况,则液体对半球的压力仍为F=πr2ρgH-
2
3
ρgπr3
(2)半球刚要被拉起时,容器底板对半球的下表面已无向上的支持力,
则竖直向上的拉力F至少要等于上述的F与半球本身的重力之和,
即:F=F+mg=πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
故答案为:πr2ρgH-
2
3
ρgπr3;πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
(1)假设半球下表面处全部为液体,
则半球受到的浮力F方向竖直向上,由阿基米德原理可知,
F=ρgV=ρgV半球=ρg×
1
2
×
4
3
πr3=
2
3
ρgπr3
半球表面各处所受液体压力的分布如图所示,
半球上表面受到的液体压力F竖直向下,
∵P=
F
S
,∴F=PS,半球下表面受到的液体压力:
F=PS=PS=ρgH×πr2,方向竖直向上,
半球受到的浮力F等于半球下表面与上表面所受液体对它的压力合力,
即:F=F-F,F=F-F=πr2ρgH-
2
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ρgπr3
在本题给出的条件中,半球底部与容器底部紧密接触,即半球的下表面处并不与液体接触,
但这并不改变半球上表面受液体压力作用的情况,则液体对半球的压力仍为F=πr2ρgH-
2
3
ρgπr3
(2)半球刚要被拉起时,容器底板对半球的下表面已无向上的支持力,
则竖直向上的拉力F至少要等于上述的F与半球本身的重力之和,
即:F=F+mg=πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
故答案为:πr2ρgH-
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ρgπr3;πr2ρgH-
2
3
ρgπr3+mg+p0πr2
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