斜边长为的等腰直角三角形平板铅直地沉没在水中,且斜边与水面相齐。记重力加速度为,水的密度为,则该平板一侧所受的水压力为 。
答案
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(1)建立坐标系。以水面为 ,竖直向下为正向。等腰直角三角形斜边长 ,斜边上的高为 ,可取斜边两端点为 、,直角顶点为 ,故深度范围为 。
(2)求水平条带宽度。两腰的方程为 ,因此深度 处的宽度为 。也可利用相似三角形:下方小三角形的高为 ,斜边与高之比为 ,故其斜边长同样为 。在水面处宽度为 ,在直角顶点处为零。
(3)建立压力微元并积分。深度 处的水压强为 ,水平条带面积微元为 ,故 。于是
形心法也可核对:平板面积为 ,形心深度为三顶点深度的平均值 。因压强随深度线性变化,总压力等于形心处压强乘以面积,即 。