Encuentre los problemas difíciles de física, mecánica y electricidad de la escuela secundaria.

(2009? Modelo del distrito de Fengtai) Xiaolin diseñó un tanque de agua potable automático alimentado por un tanque de agua. Como se muestra en la figura, la varilla recta AB con una bola flotante B puede girar alrededor del punto O. C es un trozo de caucho independientemente de su masa y grosor, y entre AC hay una varilla recta independientemente de su masa y grosor. Cuando la entrada de agua deja de fluir, AC es perpendicular a AB, la varilla AB está en un estado estacionario horizontal y flota. B acaba de sumergirse en el agua. El volumen del flotador B es 1×10-4m3. En este momento, la lámina de caucho simplemente bloquea la entrada de agua. La distancia entre la lámina de caucho C y la superficie del agua en el tanque es de 0,1 m. El área de la sección transversal de la tubería de entrada de agua es de 4 cm2, el punto B es el centro del flotador, OB = 6AO. Ignore el peso muerto de la varilla y flote B (g es 10 N/kg).

Encuentre: (1) La presión de la varilla delgada sobre la lámina de goma c durante el equilibrio.

(2) ¿Cuántos metros debe haber la diferencia entre el nivel del agua en el tanque de agua? ¿Y el nivel del agua en la lámina de goma?

Respuesta: Solución: (1) Tomando la palanca como objeto de investigación, como se muestra en la Figura 1,

∵La palanca está en equilibrio,

∴FA ×OA=F Flotador × OB,

∵F flotador = ρ agua gV descarga = 1×103kg/m3×10N/kg×10-4m3=1N, OB=6AO,

∴FA= 6N,

∵Las fuerzas son mutuas,

∴La presión de la varilla delgada sobre la lámina de caucho c:

F presión=FA =6N;

p>

(2) Análisis de la fuerza de la lámina de caucho C, como se muestra en la Figura 2, F2=FA′ F1,

F1=p1SC= ρagua gh1SC=1×103kg/m3×10N/kg ×0.1m×4×10‐4m2=0.4N;

F2=p2SC=ρagua gh2SC=1×103kg/m3×10N/kg×h agua×4×10‐4m2;

FA′=FA=6N,

∴1×103kg/m3×10N/kg×h agua×4×10-4m2=6N 0,4N,

Solución Obtener: h agua = 1,6 m．

Respuesta: (1) Cuando está equilibrada, la presión de la varilla delgada sobre la lámina de goma c es 6N

(2) La diferencia entre el nivel de agua en el tanque de agua y; El nivel del agua en la lámina de goma debe ser constante de 1,6 m.