2011年8月我国自主研制的深海探测器——“蛟龙号”(如图7所示)在太平洋海域成功完成5000m深海探测。2012年6月它将再赴马里亚纳海沟挑战7000m深海探测(不考虑海水密度变化,密度ρ取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1)若“蛟龙号”能承受的最大压强是7.2×107Pa,则它能下潜的最大深度是多少?(不考虑大气压)
(2)“蛟龙号”上一面积为1250px2的观测窗口:在上述两种深度的探测中承受的压力增加了多少?
(3)“蛟龙号”完成任务后.漂浮在海面上,由起重装置将其匀速竖直吊离水面,起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图象如图8所示,图中P2=2P1。起吊过程中“蛟龙号”总质量为22吨,t1时刻求“蛟龙号”的排水体积(不考虑水的阻力)。
解析:
(1)它能下潜的最大深度是:
h= | P | = | 7.2×107 | =7200m |
ρg | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
(2)在5000m深度时,其压强为:
p1=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×5000m=5×107Pa
在7000m深度时,其压强为:
p2=ρgh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa
其压力增加量:
△F=F2-F1=p2S-p1S=(p2-p1) S=(7×107Pa -5×107Pa)×50×10-4m2
=1×105N
(3)根据题意可以发现,功率为P2时,“蛟龙号”已离开水面,故对“蛟龙号”的拉力为:
F2=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N
因为P=Fv,P2=2P1,所以
F2v=2F1v
故:F2=2F1
在t1时刻所受拉力:
F1= | 1 | F2= | 1 | ×2.2×105N =1.1×105N |
2 | 2 |
此时所受浮力:
F浮=G-F1=2.2×105N- | 1.1×105N=1.1×105N |
|
排开水的体积:
V排= | F浮 | = | 1.1×105N | =11m3 |
ρ水g | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
微信扫码关注三人行问答社区 公众号