Question

某單位設(shè)計(jì)的一種供牲畜飲水的裝置如下圖所示。設(shè)計(jì)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(xì)桿B和浮球C的總質(zhì)量為1kg，浮球C的體積為2dm³。設(shè)計(jì)要求：底蓋A平時(shí)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(guò)出水口流入飲水槽。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水。
（1）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，給出的數(shù)據(jù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求？如果能，分析說(shuō)明浮球C的體積對(duì)裝置的影響；
（2）如果不能，請(qǐng)?zhí)峁└倪M(jìn)的方法和符合設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)。（g=10N/kg）

Answer 1

解：
（1）水對(duì)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(xì)桿和浮球總重G=mg=1kg×10N/kg=10N。因?yàn)镕₁>F_浮-G，所以裝置不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
（2）只需改水箱的水位維持高度為h'=h=50cm。