图3是小亮为村里的养牛场设计的牲畜自动饮水器的示意图,设计储水箱A的蓄水深度为0.5m,阀门K处出水口的横截面积为6×10―4m2,支点O到浮球球心的距离为O到B点距离的2倍,要求浮球浸入水中1/3时杠杆水平,K处的活塞即能将出水口关闭。(g取10N/kg)
(1)若不考虑活塞、杆KB、OC及浮球的重力,小亮选用浮球的体积应为多大?
(2)实际上活塞、杆及浮球的重力是需要考虑的,若考虑它们的重力,你认为采取哪些措施可保证饮水器正常工作?(答出一种措施即可)
图3是小亮为村里的养牛场设计的牲畜自动饮水器的示意图,设计储水箱A的蓄水深度为0.5m,阀门K处出水口的横截面积为6×10―4m2,支点O到浮球球心的距离为O到B点距离的2倍,要求浮球浸入水中1/3时杠杆水平,K处的活塞即能将出水口关闭。(g取10N/kg)
(1)若不考虑活塞、杆KB、OC及浮球的重力,小亮选用浮球的体积应为多大?
(2)实际上活塞、杆及浮球的重力是需要考虑的,若考虑它们的重力,你认为采取哪些措施可保证饮水器正常工作?(答出一种措施即可)
(1)活塞关闭出水口时,活塞上承受水的压强p=ρgh
∴活塞关闭出水口时,活塞上承受水的压力F=pS=ρghS
设浮球的体积为V,则排水体积V排=
由阿基米德原理浮球受的浮力F浮=ρg V排=ρg
由杠杆平衡条件,活塞关闭出水口时有F・OB=F浮・2OB
即ρghS・OB=ρg・2OB
∴浮球的体积应为V==4.5×10-4m3
(2)增大浮球体积或使杠杆BC段比OB段更长一些。