Question

某單位設(shè)計的一種供牲畜飲水的裝置如下圖所示。設(shè)計水箱的水位高度維持60cm不變，水箱底部出水口的橫截面積為20cm²。底蓋A、細桿B和浮球C的總質(zhì)量為1kg，浮球C的體積為2dm³。設(shè)計要求：底蓋A平時頂住水箱底部出水口，一旦飲水槽的水位下降，底蓋A就下落，水立即通過出水口流入飲水槽。實現(xiàn)自動補水。
（1）通過計算說明，給出的數(shù)據(jù)能否達到設(shè)計要求？如果能，分析說明浮球C的體積對裝置的影響；
（2）如果不能，請?zhí)峁└倪M的方法和符合設(shè)計要求的數(shù)據(jù)。（g=10N/kg）

Answer 1

解：
（1）水對底蓋A的壓力 F₁=PS=ρghs=1×10³kg/m³×10N/kg×0.6m×20×10^-4m²=12N，浮球受浮力F_浮=ρgV=1kg/dm³×10N/kg×2dm³=20N。底蓋、細桿和浮球總重G=mg=1kg×10N/kg=10N。因為F₁>F_浮-G，所以裝置不能達到設(shè)計要求。
（2）只需改水箱的水位維持高度為h'=h=50cm。