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固体和液体压力压强的特点和计算

2016-03-11刘庆贺

学苑创造·C版 2016年2期
关键词:水平

刘庆贺

固体有固定的体积和形状,不具有流动性;液体没有固定的形状且具有流动性。这决定了它们对支持面产生的压力和压强有不同的特点。

在支持面水平,且压力仅由固体的重力产生的情况下,固体对支持面的压力容易确定,即[F=G总],然后可以根据[p=FS]计算出固体对水平支持面的压强。所以计算有关固体的压力和压强问题时,一般是先根据[F=G总]求压力,再用[p=FS]计算出压强。

而计算液体压力压强问题时,应该注意到液体对容器底部产生的压力不一定等于液体的重力,这与盛装液体的容器形状有关,只有当容器是柱形时,液体对容器底部压力才等于液体重力。

一、液体对容器底部的压力与所盛液体重力的关系

液体内部的压强只与液体的密度和深度有关,与容器形状无关。所以在解液体压强问题时,应先根据液体压强公式p=ρgh求压强,再根据F=pS计算液体对容器底的压力。

如图1所示,形状不同的三个容器装有密度为ρ、深度为h的液体,底面积均为S。根据液体压强计算公式,液体对容器底部的压强为p=ρgh,所以液体对容器底部的压力为F=pS=ρghS。液体的重力为G=mg=ρgV。因此,比较各容器底部受到液体的压力大小F与液体重力G的大小,只需要比较Sh(容器的底面积和高的乘积,即图1中两竖直虚线间所包围的体积)与V(液体的体积)之间的关系即可。

图1甲为口大底小的容器,Sh

图1乙为柱状容器,Sh=V,所以容器底部受到的液体的压力等于液体的重力,即F=G。

图1丙为口小底大的容器,Sh>V,所以容器底部受到的压力大于液体的重力,即F>G。……

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