(2007?昌平區(qū)一模)有一種廁所便桶水箱結(jié)構(gòu)如圖所示(圖中略去了向水箱中注水的裝置),出水口上的橡膠蓋是空心的.放水時(shí)橡膠蓋浮起,水從出水口流出,隨著水的流出,水面降低,直到橡膠蓋蓋住出水口,放水過程結(jié)束.注水過程中和注滿水后,橡膠蓋都蓋住出水口,蓋緊時(shí)橡膠蓋上表面與池底相平.若水箱內(nèi)水面高h(yuǎn)是20cm,空心橡膠蓋的面積是70cm
2,橡膠蓋和連桿的總質(zhì)量為100g,總體積是150cm
3,橡膠蓋內(nèi)部空心體積為40cm
3,固定軸到尼龍繩頭的距離OB是25cm,手柄左端到固定軸的距離AO是15cm(AB桿和尼龍繩的質(zhì)量不計(jì)),試求:
(1)橡膠蓋蓋緊時(shí),水對橡膠蓋的壓力是多少?
(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試求出手作用在手柄上的力至少為多大時(shí),能把橡膠蓋提起?
(3)這種裝置的一個(gè)重要缺點(diǎn)是,每次沖便桶都要用掉一箱水.為節(jié)約用水,請你對橡膠蓋做些改造,使得按下手柄時(shí)橡膠蓋抬起放水,放開手柄后橡膠蓋能立即蓋上出水口,停止放水.請通過計(jì)算得出具體數(shù)據(jù).(g取10N/kg)