Question

有一种厕所便桶水箱结构如图（图中略去了自动注水的装置），出水口上的橡胶盖是空心的。放水时橡胶盖浮起，水从出水口流出，随着水的流出，水面降低，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束。注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口，盖紧时橡胶盖上表面与池底相平。若水箱内水面高h是20cm，空心橡胶盖的面积是70cm²，橡胶盖和连杆的总质量为100g，总体积是150cm³，橡胶盖内部空心体积为40cm³，固定轴到尼龙绳头的距离OB是25cm，手柄左端到固定轴的距离AO是15cm（AB杆和尼龙绳的质量不计），试求：
（1）橡胶盖盖紧时，水对橡胶盖的压力是多少？
（2）求出手作用在手柄上的力至少为多大时，能把橡胶盖提起？
（3）这种装置的一个重要缺点是，每次冲便桶都要用掉一箱水。为节约用水，请你对橡胶盖做些改造，使得按下手柄时橡胶盖抬起放水，放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口，停止放水。请通过计算得出具体数据。（g取10N/kg）

Answer 1

（1）14N
（2）25N
（3）当时可实现节水功能，需填充物体的重力为G_物>F_浮－G，即G_物>1.5N－1N=0.5N或：若在橡胶盖上加重物，需加重物G_物>F_浮－G+F_物浮 ，G_物－F_物浮>1.5N-1N=0.5N。