匀变速运动的流体对浸在其中的物体的合压力 下面我们来考虑,液体和气体相对地面作匀变速运动,浸在其中的物体受到的四面八方的压力的合力如何? |
图13－8
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如图13－8,容器中装满水,水随容器向右作匀加速运动,加速度大小为a.虚线圆弧范围内的水受到的四面八方的压力的合力F,一部分向上,与重力平衡,另一部分水平向右,大小为水的质量乘以加速度.F指向右上方,之所以会这样,是因为水中的压强不仅随着高度而变化,还随着水平坐标的变化而变化.设想图13－8中虚线圆弧范围内是一个不同于水的物体,这个物体在水平绳子和竖直绳子的约束下相对水静止不动,如图13－9,那么这个物体受到的四面八方的压力的合力应该跟上述的F相同. 结论是, 液体和气体相对地面以向右的加速度a作匀变速运动时,浸在其中的相对液体和气体静止的物体受到的四面八方的压力的合力F,指向右上方,一个分力向上,大小等于排开的液体和气体的重力大小,另一个分力,水平向右,大小等于排开的液体和气体的质量与加速度的乘积. 如图13－10,一辆公共汽车,所有的窗户都关闭.氢气球由一根线系住.汽车向右匀速行驶时,线是竖直的.汽车由匀速行驶改为匀加速行驶时,气球相对于汽车向前移动,为什么? |
图13－10
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汽车以加速度a向右匀加速行驶时,氢气球周围的空气对它的压力的合力F指向右上方,F的水平向右的分力等于排开的空气的质量与加速度a的乘积；氢气球的质量较小，在这个力的作用下，氢气球向右的加速度,大于a .所以汽车由匀速行驶改为匀加速行驶时,气球相对汽车由静止向前运动;移动到某个位置后,气球受到的重力、绳子拉力和F的合力,会使气球具有跟汽车相同的加速度. |