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我们来看这道物理题。如图甲所示,一个质量为2千克的平底空桶,底面积为1000平方厘米,桶内装有40厘米深的酒精,放在水平地面上。题目要求我们计算酒精对桶底的压力。
首先我们需要知道液体压强的计算公式。液体内部的压强等于液体密度乘以重力加速度再乘以液体深度,即p等于ρgh。在这个公式中,ρ表示酒精的密度,g是重力加速度,h是酒精的深度。
现在我们来计算酒精对桶底的压强。已知酒精密度为0.8乘以10的三次方千克每立方米,重力加速度g取10牛每千克,酒精深度为40厘米,也就是0.4米。把这些数值代入公式,得到压强p等于0.8乘以10的三次方乘以10乘以0.4,计算结果是3200帕斯卡。
接下来计算酒精对桶底的压力。我们知道压强等于压力除以受力面积,所以压力等于压强乘以面积。已知桶底面积为1000平方厘米,也就是0.1平方米,酒精对桶底的压强为3200帕斯卡。因此,压力F等于3200乘以0.1,结果是320牛顿。
第二问要求计算桶对水平地面的压力。题目已经告诉我们桶对地面的压强为4000帕斯卡,底面积仍然是0.1平方米。根据压强公式p等于F除以S,我们可以得到F等于p乘以S,即4000乘以0.1,结果是400牛顿。
第三问要求计算桶内酒精所受的重力大小。我们知道桶对地面的压力等于桶的重力加上酒精的重力。桶的质量是2千克,重力加速度是10牛每千克,所以桶的重力是20牛顿。桶对地面的总压力是400牛顿,因此酒精的重力等于总压力减去桶的重力,即400减去20,结果是380牛顿。
最后一问,小航用500牛顿的力竖直向上提起水桶,而桶对地面的压力是400牛顿,方向向下。要计算桶受到的合力,我们需要将这两个力进行矢量相加。以向上为正方向,合力等于提力减去压力,即500减去400,等于100牛顿,方向竖直向上。