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我们来看一道关于压强的物理题。题目说:一个平底茶壶的质量是0.4千克,底面积是40平方厘米,里面装了0.6千克的开水,放置在水平桌面中央。需要求两个问题:第一,水对茶壶底部的压力;第二,茶壶对桌面的压强。
首先我们来解决第一个问题:水对茶壶底部的压力。这是一个液体压力问题。我们知道,液体内部的压强计算公式是p等于ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是深度。然后根据压强的定义,压力F等于压强p乘以受力面积S。
现在我们来具体计算水对茶壶底部的压力。首先进行单位换算:水深h等于12厘米,换算成米是0.12米。底面积S等于40平方厘米,换算成平方米是4乘以10的负3次方平方米。然后计算压强:p等于ρgh,即1.0乘以10的3次方乘以10乘以0.12,等于1.2乘以10的3次方帕斯卡。最后计算压力:F等于pS,即1.2乘以10的3次方乘以4乘以10的负3次方,等于4.8牛顿。
接下来解决第二个问题:茶壶对桌面的压强。这是固体压强问题。我们知道,压强的定义是压力除以受力面积,即p等于F除以S。在这个问题中,茶壶和水的总重量就是对桌面的压力F。总重量等于茶壶质量加水质量的和再乘以重力加速度g。
现在我们来具体计算茶壶对桌面的压强。首先计算总质量:茶壶质量0.4千克加水质量0.6千克等于1.0千克。然后计算总重量,也就是对桌面的压力:F等于总质量乘以重力加速度,即1.0千克乘以10牛顿每千克,等于10牛顿。底面积我们之前已经换算过了,是4乘以10的负3次方平方米。最后计算压强:p等于F除以S,即10牛顿除以4乘以10的负3次方平方米,等于2.5乘以10的3次方帕斯卡。