首先分析水的状态。对液体来讲,液体所受的合力(不包括液体间的力)与液面垂直时,液面才是稳定的,否则他会流动到稳定状态。静止时水面是水平的,重力方向垂直向下,力的方向与水面垂直,所以他能稳定存在。
本题中,水箱水平向右以a=g的加速度
运动,则稳定前水相对水箱水平向左以a=g的加速度运动,水所受的力为重力mg和ma=mg的合力,该合力以45度方向指向左下角,因此水面稳定时以45度方向左高右低指向右下角。
因水箱为立方体且水平放置的箱内装有一半容积的水,故水面在水箱对角线上,左下角的水深为静止时的2倍,右下角水深为0。
将箱体左下角的小孔P打开时,水以速率v向外流出是因为水的势能转变为动能,势能与水的高度成正比,动能与流出的水的速度平方成正比,所以:
V0*VO/V*V=H0/H=H0/2*H0=1/2,V=(√2)v0。