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某地准备兴建一栋总高为100m的高层建筑.问:
(1)若从地面向屋顶提供自来水,加压设备至少给水施加多大的压强?
(2)计算表明:完成此建筑需要浇筑钢筋混凝土2.2×104m3,还需用其他建筑材料约4.0×104m3,(已知:混凝土的密度为2.5×103kg/m3,其他建筑材料的平均密度为1.5×103kg/m3)则此建筑的自重约为多大?(g取10N/kg)
(3)该建筑的部分墙体是用空心砖砌成的,试从物理学的角度说明使用空心砖有哪些优点?

解:(1)由题意知加压设备至少给水施加的压强P至少等于100m高水柱产生的压强.
p至少gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa.
(2)∵ρ=
∴钢筋混凝土的质量:
m1=ρV=2.5×103kg/m3×2.2×104m3=5.5×107kg,
其他建筑材料的质量:
m22V2=1.5×103kg/m3×4.0×104m3=6×107kg,
建筑物的总质量:
m=m1+m2=5.5×107kg+6×107kg=1.15×108kg,
自重:
G=mg=1.15×108kg×10N/kg=1.15×109N.
(3)空心砖与实心砖相比使用好处:
①在砖的体积相同的情况下,空心砖比实心砖使用的材料少,质量小;
②当砖的表面与地面接触时,用空心砖比用实心砖对地面的压强小.
答:(1)若要从地面向房顶提供自来水,加压设备至少需要给水施加1×106Pa的压强.
(2)此建筑的自重约为1.15×109N;
(3)使用空心砖有哪些主要优点:一是使用的材料少,质量小;二是用空心砖比用实心砖对地面的压强小.
分析:(1)知道楼高,利用p=ρgh计算加压设备至少需要给水施加多大的压强.
(2)知道浇筑钢筋混凝土的体积和密度,利用m=ρV求其质量,知道其他材料的密度和体积,可求其质量,进一步可求总质量;再利用G=mg求建筑的自重.
(3)空心砖质量小,这样建造房屋时用料就相对较少;结合压强公式p=可知,在受力面积相同时,压力减小,压强减小.
点评:本题考查了学生对重力公式、密度公式、液体压强公式的掌握和运用,用空心砖做建筑材料比用实心砖更好,能保温、隔音、防震;另外还有搬运轻便、减少煤耗和二氧化碳的排放量、节约能源等优点.因此空心砖是国家大力推广的建筑材料.
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