Question

11．超高壓水切割又稱“水刀”，它是將普通水經(jīng)過多級增壓后，通過一個(gè)極細(xì)的噴嘴噴出一道高速“水箭”，對切割表面產(chǎn)生10⁸～10⁹Pa的壓強(qiáng)．工業(yè)上常用來切割大理石、鋼板等堅(jiān)硬物體．下表是某高壓水切割機(jī)的技術(shù)參數(shù)：（1Mpa=10⁶Pa）

型號	電源	壓強(qiáng)p（MPa）	噴嘴橫截面 S（m2）	流量 Q（m3/s）
2230	交流	300	5×10-8	4.5×10-5

求：（1）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，求高壓水流對切割面的壓力大小．
（2）求高壓水從噴嘴噴出時(shí)的速度v的大�。�

Answer 1

分析 （1）知道壓強(qiáng)和受力面積，根據(jù)公式F=pS即可求出壓力；
（2）表中“流量4×10^-5m³/s”表示每秒鐘從噴嘴中噴出水的體積為4×10^-5m³；知道噴嘴橫截面積，可以根據(jù)v=$\frac{Q}{S}$計(jì)算出水流的速度．

解答 解：（1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$得壓力：
F=pS=300×10⁶Pa×5×10^-8m²=15N；
（2）表中“流量Q=4×10^-5m³/s”表示每秒鐘從噴嘴中噴出水的體積為4×10^-5m³；又知噴嘴的橫截面積為S=5×10^-8m²；
可以根據(jù)$\frac{Q}{S}$計(jì)算出每秒種從噴嘴噴出水的長度，即水流的速度v；
v=$\frac{Q}{S}$=$\frac{4×1{0}^{-5}{m}^{3}/s}{5×1{0}^{-8}{m}^{2}}$=800m/s；
答：（1）若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化，高壓水流對切割面的壓力大小為15N；
（2）求高壓水從噴嘴噴出時(shí)的速度v的大小為800m/s．

點(diǎn)評 此題考查壓強(qiáng)和速度的大小計(jì)算，關(guān)鍵是知道表中“流量4×10^-5m³/s”的含義．