Question

某市區(qū)準(zhǔn)備興建一棟高100m的高層建筑，請(qǐng)你用所學(xué)的知識(shí)解決建筑工中的幾個(gè)問題（g=10N/10kg）．
（1）該建筑物的部分墻體是用空心磚砌成的，請(qǐng)你從物理學(xué)角度說明使用空心磚有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？（限舉2例）
（2）完成此建筑需要澆筑鋼筋混凝土2.8×10⁴m³（ρ=2.5×10³kg/m³），還需要其他材料5×10⁷kg．求此建筑物的總質(zhì)量及其對(duì)地面的壓力．
（3）若要從地面向房頂提供自來水，加壓設(shè)備至少需要給水施加多大的壓強(qiáng)？

Answer 1

解：
（1）空心磚與實(shí)心磚相比使用好處：
①在磚的體積相同的情況下，空心磚比實(shí)心磚使用的材料少，質(zhì)量小；
②當(dāng)磚的表面與地面接觸時(shí)，用空心磚比用實(shí)心磚對(duì)地面的壓強(qiáng)小．
（2）∵ρ=，
∴鋼筋混凝土的質(zhì)量：
m₁=ρV=ρ=2.5×10³kg/m³×2.8×10⁴m³=7×10⁷kg，
建筑物的總質(zhì)量：
m=m₁+m₂=7×10⁷kg+5×10⁷kg=1.2×10⁸kg，
對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=1.2×10⁸kg×10N/kg=1.2×10⁹N；
（3）由題意知加壓設(shè)備至少給水施加的壓強(qiáng)P_至少等于100m高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)．
p_至少=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×100m=1×10⁶Pa．
答：（1）使用空心磚有哪些主要優(yōu)點(diǎn)：一是使用的材料少，質(zhì)量�。欢�是用空心磚比用實(shí)心磚對(duì)地面的壓強(qiáng)�。�
（2）此建筑物的總質(zhì)量為1.2×10⁸kg，其對(duì)地面的壓力為1.2×10⁹N；
（3）若要從地面向房頂提供自來水，加壓設(shè)備至少需要給水施加1×10⁶Pa的壓強(qiáng)．
分析：（1）空心磚質(zhì)量小，這樣建造房屋時(shí)用料就相對(duì)較少；結(jié)合壓強(qiáng)公式p=可知，在受力面積相同時(shí)，壓力減小，壓強(qiáng)減�。�
（2）知道澆筑鋼筋混凝土的體積和密度，利用m=ρV求其質(zhì)量，知道其他材料的質(zhì)量，可求總質(zhì)量；再利用F=G=mg求對(duì)地面的壓力．
（3）知道樓高，利用p=ρgh計(jì)算加壓設(shè)備至少需要給水施加多大的壓強(qiáng)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)重力公式、密度公式、液體壓強(qiáng)公式的掌握和運(yùn)用，用空心磚做建筑材料比用實(shí)心磚更好，能保溫、隔音、防震；另外還有搬運(yùn)輕便、減少煤耗和二氧化碳的排放量、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)．因此空心磚是國(guó)家大力推廣的建筑材料．