【正确答案】 依据水压力的计算公式P=ρghA(A是平板的面积),利用微元法求之.先利用定积分求出两部分所受的水压力的表达式,再根据两者的关系求出h.
解一 如图1.3.5.1 7所示,抛物线的方程为y=x
2.当y=1时,x=±1.
闸门矩形部分承受的水压力微元为
dP
1=ρg(h+1一y)(深度)·[1-(一1)]dy(面积微元),
故 P
1=∫
1h+1dP
1=2∫
1h+1ρg(h+1-y)dy=2ρg[(h+1)y一

]
1h+1=ρgh
2,
其中ρ为水的密度,g为重力加速度.闸门下部承受的水压力微元为
dP
2=ρg(h+1一y)(深度)·[√y一(一√y)]dy(面积微元)=2pg(h+1一y)√ydy,
故 P
2=∫
01dP
2=2∫
01ρg(h+1一y)√ydy=4ρg

.
由题意知

由此解得h=2,h=一1/3(舍去),故h=2(m).
解二 如图1.3.5.18所示建立坐标系,此时抛物线方程为
x=h+1一y
2 (0≤x≤h+1),
且x=h时,y=±1,因而矩形两边的方程为y=1,y=一1.
在此坐标系下闸门矩形部分承受水压力微元为
dP
1=ρgx(深度)·[1一(一1)]dx(面积微元)=2ρgx dx,
故 P
1=∫
0hdP
1=∫
0h2ρgxdx=ρgh
2.
闸门下部承受的水压力微元为
dP
1=ρgx(深度)·

dx(面积微元)
=2ρgx

dx,
故P
2=∫
hh+1dP
2=∫
hh-12ρgx

∫
014ρgt
2(h+1一t
2)dt
=4ρg
