问题 填空题

因为地震,造成了很多堰塞湖,如图假设有一块立方体石块堵住了水的去路,设水的密度为ρ,石块的质量为m,石块的左右侧面为正方形,边长为a,宽度为b,石块与地面足够粗糙,不会滑动,水若能推倒石块,则石块的宽度b应该满足的条件是______.

答案

如图,石块与地面足够粗糙,不会滑动;水若能推倒石块,就是石块沿O点转动,设水对石块的平均压力为

.
F
,则其力臂为
1
2
a;重力力臂为
1
2
b,水对石块的平均压强:

.
p
=
1
2
ρga,

水对石块的平均压力:

.
F
=
.
p
S=
1
2
ρga×a2=
1
2
ρga3

由杠杆平衡条件可知,水要推倒石块:

.
F
×
1
2
a>mg×
1
2
b,

即:

1
2
ρga3×
1
2
a>mg×
1
2
b,

解得:

b<

ρa4
2m

故答案为:b<

ρa4
2m

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