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如图为一种设计中的牲畜饮水用自动装置.底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽.设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水口直
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问题描述:

如图为一种设计中的牲畜饮水用自动装置.底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽.设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水口直径是6厘米,底盖A及竖杆B的总质量是420克,浮子D的质量是580克,体积是2分米3,横杆C的质量可以忽略.通过计算说明,这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作.

林清回答:
  如图所示,把底盖、竖杆和浮子当做一个整体,   受到向上的浮力:   F浮=G排=ρ水V排g=ρ水Vg=1×103kg/m3×2×10-3m3×9.8N/kg=19.6N,   向下的总重力:   G总=(0.42kg+0.58kg)×9.8N/kg=9.8N,   水箱的水向下的压力:   F压=ps=ρghs=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.6m×3.14×(0.03m)2m2≈16.6N,   ∵向下的力的总和:   F向下=G总+F压=9.8N+16.6N=26.4N,   ∴F向下>F浮,盖子无法顶起,装置无法正常工作.
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