如图(a)所示,实心正方体A、B放置在水平地面上,受到的重力分别为20牛和60牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米.
①求正方体A对水平地面的压力FA.
②求正方体B对水平地面的压强pB.
③若在正方体A、B上分别放置与A、B底面积相等、材料相同的长方体物块C和物块D,如图(b)所示,如果它们的高度h相等,正方体A和B对水平地面的压强分别为pA′和pB′.请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围.
【答案】①正方体A对水平地面的压力为20N.
②正方体B对水平地面的压强约为666.67Pa.
③当h=0.6m,即此时pA′=pB′;当0<h<0.6m时pA′<pB′;当h>0.6m时pA′>pB′.
【解析】(1)根据水平面上物体的压力和自身的重力相等,求出正方体A、B对水平地面的压力;
(2)根据面积公式求出正方体B的受力面积,根据压强公式求出正方体B对水平地面的压强.
(3)先根据ρ=和G=mg求出A、B物体的密度之比,再根据规则、均匀物体对水平地面的压强公式P=ρgh得出两者相等时h的数值,进一步比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围.
解:①∵水平面上物体的压力和自身的重力相等,
∴FA=GA=20N,FB=GB=60N;
②正方体B对水平地面的压强:
pB==≈666.67Pa;
③A、B物体的密度之比:
ρA:ρB=:=:=:=9:8,
当A、B两者放入物体C、D后对地面的压强相等时,
则:ρAg(h+0.2m)=ρBg(h+0.3m),
解得:h=0.6m,即此时pA′=pB′;
当0<h<0.6m时pA′<pB′;
当h>0.6m时pA′>pB′.
答:①正方体A对水平地面的压力为20N.
②正方体B对水平地面的压强约为666.67Pa.
③当h=0.6m,即此时pA′=pB′;当0<h<0.6m时pA′<pB′;当h>0.6m时pA′>pB′.