题目
【单选题】垂直放置的矩形挡水平板,深为3m,静水总压力P的作用点到水面的距离yD为A. 1.25mB. 1.5mC. 2.0mD. 2.5m
【单选题】垂直放置的矩形挡水平板,深为3m,静水总压力P的作用点到水面的距离yD为
A. 1.25m
B. 1.5m
C. 2.0m
D. 2.5m
题目解答
答案
C. 2.0m
解析
本题考查流体静力学中静水总压力作用点(压力中心)的计算,关键是明确矩形平板垂直放置时压力中心的位置公式。
核心知识点
垂直放置的矩形平板受静水总压力时,压力中心 $y_D$(到水面的距离)的计算公式为:
$y_D = y_C + \frac{I_C}{A y_C}$
其中:
- $y_C$:矩形平板形心到水面的距离(形心深度);
- $I_C$:矩形平板对形心轴的惯性矩;
- $A$:矩形平板的面积。
具体计算
题目中矩形挡水平板“深为3m”,此处“深”指平板垂直于水面方向的长度(即水深方向的尺寸),设平板平板平板宽度为 $b$(水平方向),则:
- 形心深度 $y_C$:矩形平板垂直放置时,形心在深度中点,故 $y_C = \frac{3}{2} = 1.5\,\text{m}$;
- 惯性矩 $I_C$:矩形对形心轴的惯性矩 $I_C = \frac{b h^3}{12}$($h=3\,\text{m}$为水深方向长度),则 $I_C = \frac{b \cdot 3^3}{12} = \frac{27b}{12} = \frac{9b}{4}$;
- 面积 $A$:矩形面积 $A = b h = 3b$。
代入公式求 $y_D$
$y_D = 1.5 + \frac{\frac{9b}{4}}{3b \cdot 1.5}$
化简分母:$3b \cdot 1.5 = 4.5b$
分数项:$\frac{9b/4}{4.5b} = \frac{9}{4 \times 4.5} = \frac{9}{18} = 0.5\,\text{m}$
故 $y_D = 1.5 + 0.5 = 2.0\,\text{m}$。