题目
静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力Px=pcAx=ρghcAx,式中的( )。A. pc为受压面形心处的绝对压强B. pc为压力中心处的相对压强C. Ax为受压曲面的面积D. Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积
静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力Px=pcAx=ρghcAx,式中的( )。
A. pc为受压面形心处的绝对压强
B. pc为压力中心处的相对压强
C. Ax为受压曲面的面积
D. Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积
题目解答
答案
D. Ax为受压曲面在铅垂面上的投影面积
解析
本题考查静止液体作用在曲面上的静水总压力水平分力公式中各符号的物理意义。关键在于理解水平分力的计算与曲面投影面积的关系,以及压强的正确取用位置。需明确:
- 水平分力Px的计算需将曲面投影到铅垂面,此时Ax为投影面积;
- 压强pc应取受压面形心处的相对压强,而非绝对压强或压力中心处的压强。
公式推导逻辑
静水总压力的水平分力Px由以下公式计算:
$P_x = p_c A_x = \rho g h_c A_x$
其中:
- $p_c$:形心处的相对压强(与液面压强为基准);
- $A_x$:受压曲面在铅垂面上的投影面积。
关键分析
-
压强取用位置
静水压强分布满足$p = \rho g h$,其中$h$为计算点的深度。总压力的水平分力需对压强在水平方向积分,最终可简化为形心处压强乘以投影面积。因此,$p_c$是形心处的相对压强,而非绝对压强或压力中心处的压强。 -
面积取用逻辑
水平分力的计算需将曲面投影到铅垂面(垂直于重力方向),此时投影面积$A_x$与实际曲面面积不同。若直接使用实际面积(选项C),会导致计算结果错误。
选项辨析
- A:错误。公式中使用的是相对压强,而非绝对压强。
- B:错误。压强取自形心处,而非压力中心处。
- C:错误。$A_x$是投影面积,非实际曲面面积。
- D:正确。水平分力计算需用曲面在铅垂面上的投影面积。