Question

如图所示是乳牛喂水器，储水器中水面到阀门的  深度为0.5m并保持不变，当浮球浸入水中一半时，阀门恰好关闭，杠杆水平，浮球浸入水中少于一半时阀门打开，浮球密度为0.8×10³kg/m³，阀门截面积为2cm²，连杆、杠杆质量不计，求浮球的体积应为多少？（g取10N/kg）

Answer

根据p=ρgh求出阀门受到水的压强，根据p=求出阀门受到的压力，再根据杠杆平衡条件求出杠杆右端受到的作用力，最后根据二力平衡条件求出浮球的体积．
已知：水深h=0.5m，浮球密度为ρ球=0.8×103kg/m3，阀门截面积为S=2cm2=2×10-4m2，g=10N/kg
求：浮球的体积V=？
【解析】
阀门受到水的压强为：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa，
阀门受到水的压力为：F1=pS=5×103Pa×2×10-4m2=1N，
则由杠杆的平衡条件得：杠杆右端受到的作用力：
F2===0.4N，
根据二力平衡条件可得，杠杆右端受到的作用力：
F2=G-F浮，
即F2=ρ球gV-ρ水gV，
所以球的体积为：V==≈1.33×10-4m3．
答：浮球的体积应为1.33×10-4m3．