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某闸门的形状与大小如图1—3—7所示,其中直线l为对称轴,闸门的上部为矩形ABCD,下部由二次抛物线与线段AB所围成.当水面与闸门的上端相平时,欲使闸门矩形部分承受的水压力与闸门下部承受的水压力之比为5:4,闸门矩形部分的高应为多少米?
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参考解答
正确答案:[详解1 设ρ为水的密度g为重力加速度.如图1—3—8建立坐标系则抛物线的方程为 y=x2. 闸门的矩形部分承受的水压力闸门的下部承受的水压力
由题设知
解得h=2
(舍去).故闸门的矩形部分高h应为2米.
[详解2 如图1—3—9建立坐标系则抛物线的方程为x=h+1-y2.闸门的矩形部分承受的水压力
。闸门的下部承受的水压力
令
得
由
解得h=2
[分析先利用定积分求出两部分所受的水压力的表达式,再根据二者的关系确定h.[评注本题是定积分的应用题型之一,关键是建立适当的坐标系,用微元法找出水压力的表达式.
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