※ 引述《leonwingic (秀行)》之銘言:
: 1.年級:高二
: 2.科目:物理
: 3.章節:
: 流體靜力學
: 4.題目
: 不計大氣壓力,水的密度為ρ。一水壩高 h,寬 w
: ,和水的接觸面與水平面夾 60o角,
: 在滿水位時水壩所受到水的總作用力大小為若干?
: 5.想法
: 解答是寫 _
: 接觸面的水壓平均值是 P = ρg (h/2)
: 所以F = PxA
: 不知道怎麼證明水壓平均值是ρg (h/2)?
沒有平均水壓這種概念喔...試圖去理解就糟糕了@@~
: 我沒辦法理解平均水壓的道理
: 是否可以以積分的方式算出
: 以每一層水所受的壓力相加?就是總作用力了?
x
_____ C ↖
/ ↙
/ y
/
水深 h=ysin60
dF=PdA=ρg(h)dA=ρg(ysin60)dA
F=∫dF=∫ρg(ysin60)dA
A A
_
注意:∫ y dA=(y)A
A
上式中積分項乃是「平板」(水壩斜面)的面積對C點的「一次矩」(first moment)
_
此乃大一初等微積分的內容, y 乃平板之形心(Centroid)
平板為矩形,故形心在平板中心
_
因此作用於平板的總力 F 等於形心處之壓力ρg(ysin60)與平板面積的乘積
_ _
F=ρg(ysin60)A 或是 F= ρg(h)A
方向垂直於平板表面
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