A对B的压强=Y
SaSa
B对地面的压强P2=-^-=—由Pi*得—
SrSrSaSo
•Sa_10_1
Sb404
问題&边长为10厘米的实心金属正方体,放在水平书桌上,对桌面的压强为8722帕。
怎样确定正方体的材料?
解答:
设金厲的密度为P,则金属对桌面的压力F二G二p/g,金属对桌面的压强==
sa-
"。
所以厂「読ZXKT(千克*)
查密度表可知,该正方体是用铜制的。
问题9:
有一长方体木块平放在水平地面上静止,木块对地面的压力为F0,压强为POo怎样分析:
(1)沿图1-4-2中水平线ab切去上半部分;
(2)沿图1-4-2中竖直线cd切去右半部分。
木块对地面的压力.压强变为多少?
解法
(1)沿水平线切去上半部分。
£
则压力Fi=-=1fo压强Pf旦=2=丄・2=丄卩。
22SIS2S2
解法2:
沿木块的密度为P、长为I八宽为a.高为h。
则;
木块对地面的压力Fo=G二mg二pLahg
木块对地面的压强Po=-=Bt^£=phg
SLa
(1)沿水平线切去上半部分时,hF-.L、3不变
2
•:
Pi=p匕k二丄PoFi=P〕S二—PoLa二丄pLahg=丄Fo
22222
(2)沿竖直边切去右半部分时,①二丄a、L.h不变
2
/.P2=phg=PoF2=P?
S二PoL—s二一pLahg=一Fo
222
问題10:
分别用铜、铁和铝三种金属(P铜〉戸铁>戸铝)制成质量相等的A、B.C三个实心正立方体。
若把它们平放在水平地面上,则它们对地面的压强P铜、P铁和P铝的大小关系怎样?
解答:
设正方体边长为弘金属密度为P。
则金属对水平地面的压强P二9=竽
Sa2
而P铜>P恢>P密•'•awP傥〉Pe
点评:
用公式P二£计算固体的压力、压强时要正确选取研究物,准确分析接触作用面积,不要受问S
题的其他条件影响(如问题5)。
3、怎样解答承重问题?
F思路:
压强是描述压力作用效果的物理量,承重问题实质上是压强大小的比较问题。
由公式P=|S二上计算后分析比较,而不能直接比较压力的大小。
计算最小面积.最大物重,取P为已知的最大P
允许压强。
问题:
问題1:
封冻的江河冰面能够承受的最大压强是7X104帕斯卡,一辆质量長20吨的坦克,它的每条履帶跟地面的接蚀面积是2米2,怎样判定它能否在冰面上行驶?
解答:
坦克对冰面的压强p二2=2()x1()、9・S=49X10’(帕)<7X10:
帕
2S2x2
所以坦克能在冰面上行驶。
问题2:
如果薄冰的冰面只能承受104帕的压强,一个质量是60千克的人,每只鞋底与冰面的接触面为150厘米2,怎样判定他能否站在这个冰面上不下沉?
如果他站在一个质量不计的薄木板上不下沉,这块薄木板的面积至少多大?
解答:
人站在冰面上时,对冰面的压强p二9=&°心196X10’(帕)VP>101帕
252xl50xl(r4
所以他不能直接站在冰面上。
若他站在面积为S。
的薄木板上刚好不下沉,则:
Po=—
So
这块薄木板的面积至少为:
—=^^=588x10^(米b=588(厘米B
Po104
问题3:
封冻的冰面能承受的最大压强为4X104帕斯卡,如果某人毎只脚的鞋底面积为175厘米2,体重为500牛顿,怎样确定该人走过冰面的最大负重量?
解答:
由得
S
该人最大负重量为:
Gw=PS-Ga=4X101X2X175X10^-500=900(牛)
问题4:
某种砖的密度是2X103千克/米3,能承受的压强長5X106帕,长、宽、高分别長24厘米、12厘米.6厘米。
g取10牛/千克。
怎样计算:
(1)假设用这种砖建圆柱形烟囱,能建烟囱的最大高度長多少米?
(2)考虑到烟囱的安全因素,实际建烟囱的高度只能是上问中算出高度的40%,实际建烟囱高度是多少米?
解答:
(1)当烟囱的高为最大值h时,烟囱的最下面一块砖承受的压强刚好为最大值P0=5X106帕。
由P=—=■!
■业=Phg得:
SS
h』=5俯=25。
米
pg2xl03xlO
(2)由题意,烟囱的实际高度为:
H=40h%=250X0.4=100米
问题5:
某纪念碑重10"牛,立在一块基石上面,基石高1米,它的密度为2X10:
千克/米S如果地面所受的压强不能超过7X10"祐。
怎样确定基石的最小底面?
解答:
设基石最小底面积为S,则基石重:
G,=pShg=2X103XSXlX9.8=1.96X104S
基石对地面压强p,2n£l=196xl04+121=7X10、解得S二5.04X10-2(米2)
SS
点评:
凡是描述压力产生效果的强弱问题,都应由固体压力、压强的计算方法计算出压强,然后比较。
如果计算值不大于所允许的承受压强.就能承担该物体,如果大于所允许的承受压强,则应增大受力面积以减小压强,由允许的承受压强还可计算出允许的高度、面积.重力及载重疑。
4、怎样计算液体对容器底的压力和容器对桌面的压力?
思路:
计算液体对容器底的压力和压强,应先用公式P=pgh计算出压强,然后再用F二PS计算液体对容器的压力,式中h为研究点距液面的深度,计算时不管容器什么形状,装多少液体,容器有无其他固体或插入.抽出固体,始终只分析液体的竖直高度值,严格用公式P=Pgh.F二PS计算。
容器对桌面的压力和压强,应先用平衡法计算出压力F,后用P=£计算压强。
自由静止在水平S
桌面上的容器对桌面的压力等于容器及容器所有物体的重力之和,而与液体对容器底的压力大小没有关系。
问题:
问題1:
一个长方形水池,长5米、宽4米、高3米,池装有2米深的水。
怎样计算池底受到的压力?
解答:
由P=pgh得:
P=pgh=103X9.8X2=1.96X101(帕)
水对池底的压力F=PS=1.96X10lX5X4=3.92X105(牛)
问題2:
自来水龙头距地面的高度是2米,跟水龙头相连的压强计的读数是3.234X105帕斯卡,怎样计算水塔里的水面距地面的高度?
解答:
水对压强计的压强P二pgh二3.23X10计白。
水面距地面高度H二h+2=35米
问题3:
如图1-4-3所示。
一个底面积为50厘米2的圆柱形容器底层装入5厘米深的水银,水银面上装入5牛顿的铁球上层是10厘米深的水。
求:
(1)液体对杯底的压强和压力。
(2)若杯重2牛顿,则杯对桌面的压力和压强分别是多少?
三_二二1
——~10CM
解答:
(1)杯液体由水银和水两层组成,液体对杯底的压强。
Pt=P水gh水+p水银gh水«t=LOX10:
!
X9.8X0.1+13.6X10X9.8X0.05=7644(帕)液体对杯底的压力^=^=7644X50X10"=38.22(牛)。
(注意:
压力与铁球重力无关)
(2)由平衡法分析得:
杯对桌面的压力
F2=G朮+G汞+G水假+G杯=p戍gSh*+5+p水屯gSh水豪+2二45・22(牛)
所以杯对桌面的压强P2二虫一二9044(帕)
S50x107
问题4:
如图1-4-4所示。
一只质量是0.35千克,底面积约为150厘米2的锥形瓶中,装有体积是2分米3的煤油,瓶底到油面的竖直高度是30厘米。
怎样计算:
(取g为10牛/千克,P煤油=0.8X103千克/米3)
(1)煤油对瓶底的压力是多大?
(2)锥形瓶放在水平桌面上,与桌画的接触面积也長150厘米2,瓶子对桌面的压强是多大?
解答:
(1)煤油对瓶底的压强Pi=Pgh=O.8X103X10X0.3=2.4X103(帕)
煤油对瓶底的压力F2=PiS=2.4X103X150X10^=36(牛)
(2)煤油重tG,=pgVi=O.8X10X10X2X103=16(牛)瓶对桌面的压力F2二G】+G沪16+0.35X10=19.5(牛)
瓶对桌面的压强P2二电=195,=300(帕)
S150x107
问题5:
如图1-4-5所示,容器本身重1・12牛顿,容器下底面积SB是25厘米久上底面积SA是42厘米2»高为18厘米,容积为600厘米3,把它装满水后,置于水平桌面上,怎样计算:
(1)图示放置时水对容器底面的压力?
桌面受到的压强?
(2)容器从图始放置倒置时水对容器底面的压力?
桌面受到的压强?
解答:
(1)因盛满水,所以h二18厘米二0.18米。
水对容器底面的压强Pi=Pgh=10aX9.8X0.18=1.764X103(帕)水对容器底的压力Fi=PiSb=1.764X103X25X10_,=4.41(牛)水的重力G,=pVg=103X600X106X9.8=5.88(牛)
容器对桌面的压力Ft=Gi+G=5.88+1.12=7(牛)
F’7
桌面受到的压强Pi=_L=—-2.8X103(帕)
Sb25x10“
(2)容器倒置后,同理水对容器底的压力:
F2=PiSa=1.764X103X42X10^7.4(牛)
容器对桌面的压力F2=Gi+G=7(牛)
问題6:
如图1-4-6所示,一薄壁容器的上部A为横截面积S1=O.01米2的圆筒,下部B为截面积S2=0.05米2的圆筒,高hl=h2=l米,两部分共重29.6牛顿.平放在水平桌面上,现在容器中装满P酒=0.8X103千克/米3的酒精,怎样计算:
(1)装满酒精后酒精对容器底部的压强;
(2)装满酒精后酒精对容器底的压力?
(3)装满酒精后容器对桌面的压力?
(4)装满酒精后容器对桌面的压强?
解答:
(1)酒精对容器底部的压强:
h=Pg(hi+h2)=0.8X103X9.8X2=1.568X10*(帕)
(2)装满酒精后酒精对容器底的压力:
Fi=PiS2=1.568X104X0.05=784(牛)
(3)装满酒精后容器对桌面的压力为酒精重量与容器重量之和。
F?
二G1+G2+Gg=pghiSj+pgh^So+G«=pg(Sh+SJh)+29.6=0.8X10X9.8X(0.01X1+0.05X1)+29.6=500(牛)
(4)容器对桌面的压强P2==222=ioooo(帕)
S20.05
问题7:
如图1-4-7所示在一横截面积为100厘米2的圆柱形容器里装有水。
一物体浮在水面,此时水在N点产生的压强为2940帕斯卡。
怎样计算:
(1)N点距水面的深度?
(2)若将物体拿出水面,则N点的压强是1960帕斯卡,物体的重量是多少?
解答:
(1)由Px=pghx得2940=0.3(米)N点距水面0.3米。
图1・4・7
pg103x9.8
(2)将物体拿出水面后,N点距水面的高度为h•冷咗=_豐—二0.2(米)
pg10x9.8
所以水面下降h=hx-hs=0.3-0.2=0.1(米人
物体漂浮时的排水量Vrt=hs=0.1X100X101=103(米)
•••物体重G=F#=pgV»=103X9.8X10"3=9.8(牛)
问题&如图1-4-8所示■一个圆柱形金属块,底面积为S1,吊在空中,下底面与容器的水面相平,容器也是圆柱形的,底面积S2为巳知S2=2S1,现在把金属块往下浚入h=15厘米,怎样确定容器底部受到的水的压强将增加多少?
解答:
金属块压入水下时.水面上升h。
则S山二S?
hh=-
2
所以水的高度增加h,水对容器底部的压强增量。
AP=pgh=103X9.8X—=735(帕)
图1-4-8
2
点评:
液体对容器底的压力大小,与液体的重量没有关系,只有在上下一般粗细的柱形容器,液体对容器底的压力在数值上才恰好等于液体的重量。
计算液体对容器底的压力要准确分析液体深度、容器高度以免混淆。
容器对桌面的压力大小与液体对容器底的压力大小没有关系,而由液体重量.容器重疑决定。
5、怎样分析液体在台形容器中的问题?
思路:
液体盛在台形容器中,如果分析容器对支持面的压力、压强,则先由重力分析压力,然后计算压强。
如果分析液体对容器底部的压力、压强,则先用公式P=Pgh分析压强,后用公式F二PS分析压力。
如果已知液体质量,通常由m«=pRSh分析液体高度h。
如果不能分析出h(或F),可用公式F=PghS^.g计算出等效液重,对照等效重量与实际液体重量比较压力大小,最后分析压强。
S&为强形容器底面积,因此m核为S&对应的竖值液柱质量。
当台形容器上小、下大(S下〉S上)时,m^>m^.0即液体对容器底的压力大于液体的实际重量。
当台形容器上大.下小(SYS上)时,m^当柱形容器倾斜放置时,m疣5炯。
即液体对容器底的压力小于液体的实际重量。
问题:
问题1:
如图1-4-9所示.置于桌面上的甲、乙两容器,甲的底面积大于乙的底面积,所盛水等重.同深,两容器的重量相等。
若容器对桌面的压力分别为F甲.F乙;容器对桌面的压强分别为P甲、P乙;水对容器底的压力分别为F甲人F乙/;水对容器底的压强分别为P甲/、P乙/。
怎样比校:
(1)F甲.F乙的大小关系?
;P甲、P乙的大小关系?
(2)F甲人F乙/;P甲/、P乙/的大小关系?
解答:
(1)容器对桌面的压力F二G/+G水,所以FkF乙;容器对桌
面的压强唏
VSQS乙•••PYP乙
(2)水对容器底部的压强P=Pgh,而h相等。
所以:
由F=PSSQS乙故水对容器底的压力FJ>F乙
问題2:
如图1-4-10所示,密闭容器装有某种液体(未装满)。
试分析容器倒置后液体对容器底的
压力.压强怎样变化?
解答:
图示容器为上小下大形,当容器倒置后,底面积减小,所以液体高度h变大。
由P=Pgh可知,倒置后液体对容器底的压强变大。
由P=FS=pRhS分析可知,h变大S变小,不能直接得出F的关系,故应借助于等效
质量分析F。
倒置前ST>Se.液体对容器底的压力F>G°倒置后SMS上,液体对容器底的压力F故F>F"倒置后液体对容器底的压力减小。
问题3:
如图1-4-11所示,容器1.2、3的底面积相等。
怎样分析:
(1)三个容器注入等高的水,各容器底受到水的压力大小关系如何?
(2)三个容器分别注入一定量的水,使各容器底受到水的压力相等,各容器注入的水量关系如何?
但深度相同,质量相等。
(3)三个容器分别注入等质量的水,水对容器底的压力大小关系如何?
解答:
(1)注入等高的水,由P=Pgh得:
P相等,而S又相等。
所以FfF2=F3
(2)由压力F=pghS相等,得h—雪等。
_
因此Gi>G2>Gj(S?
最大S3最小)
(3)由m二P§h得:
花最大、h2最小。
又由F=pghS得:
Fa>Fi>F2
问题4:
如图1-4-12所示,甲、乙两容器等重,底面积相同装不同液体,如果图中第一种液体对甲容器底部的压强为P1,压力为F1;甲容器对支承面的压强为P1/,压力为
F2/o第二种液体对乙容器底部压强为P2,压力为F2;乙容器对支承面的压强为P2/,压力为F2/,则怎样比校P1与P2;F〉与F2;P1/与P2/;F1/与F2/的大小关电_
解答:
由图可知,s7即:
PiS7hFP,s7h2所
以P1>P2。
由P=pghF二PS得:
P1>P2F1>F2(Si=S2)
容器对支承面压力F=G总故F1=F2P上PJ
点评:
这类问题一般是选择、填空、判断题型,分析时应本着,能用公式得结论的
用公式分析;不能用公式分析的用等效质量分析。
结合平均面枳,质量关系一般都甲乙
能迅速得出正确结论。
图「412
6、怎样计算液体某面积上液体压力?
思路:
液体对液体水平面积的压力,由F二PS二pghS计算。
式中h为该面积到液体自由表面的竖直高度。
压力的方向视情况竖直向上或竖直向下二__
液体对液体竖直面积的侧压力,由F=pS=pghS计算。
式中R为该面积中心到液体自由表面的竖直高度,压力的方向为水平方向。
液体面枳上托物体(活塞问题),通常由液体对该面积的压力F、重力相互平衡列方程求解。
问題:
问题1:
轮船在15米深的河里航行,船底离河底12米.若船底有一个面积为4厘米2的小洞,用塞子堵住小洞,怎样计算水对塞子的压力?
解答:
船底距水面的高度h=15-12=3米。
所以水对塞子的压力F=pghS=103X9.8X3X4X104