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在半径是R的竖直放置的圆柱形容器内需装多高的液体,才能使液体对容器侧面的压力等于液体对容器底部的压力

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/21 18:57:45
在半径是R的竖直放置的圆柱形容器内需装多高的液体,才能使液体对容器侧面的压力等于液体对容器底部的压力
请给予详细回答,最好列出解题过程和公式.
设装的高度为h
∵半径是R
∴底面积S=派*R^2
又∵底面的压强p=ρgh
∴液体对容器底部的压力F1=S*p=ρ*g*h*派*R^2
∵底面周长l=2*派*R
∴容器侧面有受力的面积=l*h=2*派*R*h
∵侧面上受力点受到的压强p=ρgh'(这个h'不是我一开始设的液体高度h,而是受力点所在的深度,受力点所处的深度并非是一样的,LZ注意下)
又∵容器是圆柱形的
∴侧面上每个受力点受到的压强p=ρgh/2(这个我在这也说不清楚,反正大概意思是侧面上有的受力点不深,受到的压强很小;有的受力点很深,受到的压强很大.因为这是个圆柱体,所以当你把这些不同受力点所受的不同大小的力加起来时,其中有一步是要累加这些压强,就会发现这些不同大小的压强的和,等同于这些压强的平均值乘上面积)
∴侧面所受压力F2=ρg*派*R*h^2
当F1=F2时,
即ρ*g*h*派*R^2=ρg*派*R*h^2
∴h=R
∴需装高为R的液体