Question

普通玻璃是由炽热的玻璃液体冷却后形成的，我们教室的窗户玻璃又是由大块的平板玻璃切割下来的．大型平板玻璃生产工艺是著名的玻璃生产商皮尔金顿受到油滴在水面均匀分布开来的启示，组织科研人员攻关而发明的“浮法平板玻璃”工艺流程．（g=10N/kg）
（1）该工艺关键是找到了能够浮起玻璃的一种溶液，你认为这种液体应该具备怎样的物理特性（说出一点）．
（2）若一块冷凝后的玻璃板长2m，宽1.5m，厚5mm，密度为2.5×10³kg/m³，这块玻璃的质量有多少？
（3）吊运玻璃一般用真空吸盘吊车，若当时大气压为1个标准大气压，则吸盘的面积至少是多少？
（4）若电动机对绳的拉力为250N，玻璃上升的速度是20cm/s，求吊车提升玻璃时的机械效率和功率．

Answer

（1）从液体的密度和沸点两方面分析；
（2）知道平板玻璃的体积和密度，利用密度公式求平板玻璃的质量，
（3）再利用重力公式求平板玻璃的重力；能吊起时，平板玻璃受到的拉力至少等于平板玻璃重，而平板玻璃受到的拉力根据F=ps求出，据此求出吸盘的最小面积；
（4）已知拉力的大小和动滑轮上绳子的段数，根据公式η===可求机械效率；
知道玻璃上升的速度，可求拉力F的速度，根据公式P=FV可求吊车提升玻璃时功率的大小．
【解析】
（1）要让玻璃浮在液体面上，溶液的密度大于玻璃的密度；并且液体的沸点要高于炽热玻璃液体的温度；
（2）平板玻璃的质量m=ρv=2.5×103kg/m3×1.5m×2m×0.005m=37.5kg；
（3）平板玻璃重：
G=mg=37.5kg×10N/kg=375N，
能吊起时，平板玻璃受到的拉力：
F=ps≥G，即：1×105Pa×s≥375N，
∴s≥3.75×10-3m2；
（4）吊车提升玻璃时的机械效率η=====75%；
功率P=FV=250N×2×0.2m/s=100W．
答：（1）溶液应具备密度比液体的密度大、沸点比玻璃温度高的特点；
（2）这块玻璃的质量有37.5kg；
（3）吸盘的面积至少是3.75×10-3m2；
（4）吊车提升玻璃时的机械效率和功率分别为75%和100W．