
小明设计了一个蓄水箱来防止家中停水。当水深达到1.2米时,浮子A会堵住进水管,阻止进一步的水流。此时,浮子A有三分之一的体积露出水面。进水管口水的压强为1.2*10^5帕,管口的横截面积为2.5平方厘米,蓄水箱的底面积为0.8平方厘米,浮子A的重量为10牛。求蓄水箱能装多少水,以及浮子A的体积应多大。
蓄水箱能蓄水的质量可以通过公式M=pSH计算得出,其中p为水的密度,S为蓄水箱底面积,H为水深。代入具体数值,我们得到M=1*10^3*0.8*1.2=960千克。
浮子对管口的压强等于管口处的水压。根据公式F=PS',其中F为浮子对管口的压力,P为水压,S'为管口横截面积。代入具体数值,我们得到F=1.2*10^5*2.5*10^-4=30牛。
浮子对管口的压力和浮子的重力都由浮力承担。浮力的大小可以通过公式F浮=p液gV排计算得出,其中p液为水的密度,g为重力加速度,V排为排开水的体积。代入具体数值,我们得到F浮=1*10^3*10*4*10^-3=40牛。
根据F浮=G+F浮的公式,我们可以计算出浮子A的重力。将前面计算得到的浮力值代入,我们得到40牛=10牛+F浮,从而得出F浮=30牛。
最后,我们可以通过公式V排=F浮/p液g计算出排开水的体积。代入具体数值,我们得到V排=40/1*10^3*10=4*10^-3立方米。考虑到浮子占4立方分米的体积,水箱相当于少存了4千克的水。因此,水箱可存水的质量是956千克。