为寻找失联的MH370航班,启用了“蓝鳍金枪鱼

力学 0 204
陈老师
陈老师 2020-2-23 11:59
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2014414为寻找失联的MH370航班,启用了蓝鳍金枪鱼﹣21”(简称金枪鱼)自主水下航行器进行深海搜寻。其外形与潜艇相似(如图16甲所示),其相关参数为:体积1m3、重量7500N,最大潜水深度4500m,最大航速7.4km/h(为简化计算,不考虑海水密度变化,海水密度ρ1.0×103kg/m3g10N/kg)。

(1)假设金枪鱼”上有面积为2×10-3m2的探测窗口,当它下潜至4000m深度处时,该探测窗口承受海水的压力是多少?

2金枪鱼”搜寻任务完成后,变为自重时,能静止漂浮在海面上,求此时金枪鱼露出海面的体积为多大?

3)若上述漂浮在海面的金枪鱼”由起重装置将其匀速竖直吊离海面。从某时刻计时起,起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图16乙所示,图中P3=3P1。请分析出t3时刻起重装置对金枪鱼”拉力,并求出t1时刻起重装置对金枪鱼”拉力(不考虑水的阻力)。


解析:

1)当它下潜至4000m深度处受到海水的压强:

P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4000m=4×107Pa

探测窗口承受海水的压力:

P=F/S

F=PS=4×107Pa×2×10-3m2=8×104N

2金枪鱼搜寻任务完成后,静止漂浮在海面上,所以有

F=G=7500N

FgV

V=F/ρg

=7500N/1.0×103kg/m3×10N/kg

=0.75m3

 露出海面体积为:

V=VV

=1m30.75m3

=0.25m3

3由图象分析知,在t3时刻“金枪鱼”离开水面,此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力,即

F3 =G=7500N

由于起重装置吊起金枪鱼”是匀速竖直离海面,所以速度保持不变即

v1=v3,由P=Fv

P1=F1v1P3=F3v3,又P3=3P1,所以有

F3=3F1

所以

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