已知:h=0.15米,H1=0.2米,H2=0.3米,ρ乙=6* ρ水(原题中“密度为6水圆柱体乙 ”,我觉得是“密度为6ρ水圆柱体乙 ”的意思)
分析:分两种情况讨论.
一、A部分放入容器中,水没有溢出.
在这种情况下,不管怎样切乙,地面受到的压强都是一样的,数值是
P地=(G水+G乙)/ S (容器是轻质的,不计它的质量)
所以要使水对容器底部的压强 P水 最大,必须是A部分放入水中后,水面刚好与容器口相平.
-------因为(H1-h)=0.2-0.15=0.05米<H1 / 2,A放入后能满足上面情况.
这时有 Δh*S≦(H1-h)*2S ,取等号时对应水面与容器口相平.
得 Δh≦(0.2-0.15)*2=0.1米
即 Δh≦0.1米时,水不会溢出.
当 Δh=0.1米时,水面与容器口相平,这时 P水 最大.
这种情况下,P水 / P地= ρ水*g *H1 / [(ρ水*g * h * 2S+6*ρ水* g * H2* S) / S ]
得 P水 / P地=H1 /(2 h+6* H2)=0.2 /(2* 0.15+6* 0.3)=2 / 21
二、A部分放入容器中,水会溢出.
从上面分析可知,当 0.3米>Δh>0.1米 时,水会溢出.
这时 P水= ρ水*g *H1 ,P水 不变.
当溢出的水最多时,P地 最小,那么 P水 / P地 有最大值.
即当 0.3米>Δh≧0.2米 时,溢出的水最多.
这时的比值的最大值是
P水 / P地=ρ水*g *H1 / { [ ρ水*g* H1*(2S-S)+6*ρ水*g * H2 * S ] / S }
得 P水 / P地=H1 /(H1+6 *H2)=0.2 /(0.2+6 * 0.3)=10 / 1
综上所述,如果单纯要使 P水 / P地 的比值最大,必须是水溢出得最多的时候.此时
0.3米>Δh≧0.2米 ,最大比值是 P水 / P地=10 .