Question

15．某实验小组发现自行车车棚顶部，是水平放置的塑料平板，为估算下暴雨时塑料板面承受雨滴撞击产生的平均压强，他们在雨天将一圆柱形空水杯置于露台，用20分度游标片尺测得1小时内杯中水位上升的高度．
（1）游标卡尺刻线局部放大图如图所示，则水位上升高度为85.75mm．
（2）查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为18m/s．据此估算该压强约为0.43Pa （设雨滴掩击塑料板后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为10x10³kg/m³，计算结果保留两位小数）

Answer 1

分析 （1）游标卡尺读数的方法也可以是主尺与游标尺对其的刻线读数减去游标读数，不需估读；
（2）雨滴撞击塑料板后的速度减小为0，根据动量定理即可求出压强．

解答 解：（1）游标尺上第15个刻度游标与主尺对齐的读数为10cm=100mm，游标尺上0到第15个刻度游标长度为：15×$\frac{19}{20}$mm=14.25mm，
所以最终读数为：100mm-14.25mm=85.75mm；
（2）雨滴撞击塑料板后的速度减小为0，设水杯的横截面积为S，则1小时内水杯内的水的质量：m=ρV=ρSh
设雨对塑料板的平均撞击力为F，则：-Ft=0-mv
平均压强：P=$\frac{F}{S}$
所以：P=$\frac{mv}{St}$=$\frac{ρhv}{t}$
其中时间：t=1h=3600s
将数据代入可得：P=0.43Pa
故答案为：（1）85.75；（2）0.43

点评 对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量．