在南极科学考察中使用的海洋破冰船,其发动机额定功率为1.2×104kW,
:(1)功率公式:P=Wt,功的计算公式:W=Fs,由速度公式v=st可得:s=vt,
将s=vt代入W=Fs中,可得W=F•vt,
再将W=Fvt代入P=Wt中,可得P=F•v;
(2)发动机额定功率为1.2×104kW=1.2×107W,破冰船的速度30km/h=30×13.6m/s=253m/s,破冰船前进的距离20km=2×104m,
由P=F•v可得:F=Pv,
则船的牵引力:F=Pv=1.2×107W253m/s=1.44×106N,
因为船是匀速运动的,所以f=F=1.44×106N,
船的牵引力所做的功:W=Fs=1.44×106N×2×104m=2.88×1010J;
(3)船没有冲上冰面时受到的浮力:F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m3=1.8×107N,
因为船漂浮在海面上,所以G=F浮=1.8×107N,
当船冲上冰面后受到的浮力:F浮′=13×1.8×107N=0.6×107N,
所以船对冰面的压力:F=G-F浮′=1.8×107N-0.6×107N=1.2×107N,
则船对冰面的压强:P=FS=1.2×107N6m2=2×106Pa.
答:(2)破冰船受到的阻力是1.44×106N;破冰船所做的功是2.88×1010J.
(3)此时破冰船对冰层的压强是2×106Pa.
在南极考察中使用的海洋破冰船,针对不同的冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰方法是:
好久不接触物理知识了。。个人理解,此题并非复杂,不用考虑很多因素。应该只是物理公式的应用。
1.求自身重力:因为船在海面航行。故重力G=mg=密度*体积*g=1.0*10³*0.0015*10=15 (N)
注意单位换算。排水体积概念上就是船在水里,应该溢出的水的体积,乘以水密度故应该就是自身重量。
2.求水面支持力:排水体积降为1/3,故支持力抵消了自身重力。支持力=(1-1/3)*重力=5(N)
3.压强P=F/S=冰面给船的支持力/5=1 (Pa)
支持力和船给冰的压力应该相等。
当然,现实中肯定不是这样。首先,排水体积不可能那么低,是不是你单位弄错了。一条船排水量都是按吨算的,就是立方米,不是立方厘米。其次,其他影响因素也很多,例如水面摩擦阻力,船动力大小等。不过此题如果这样写,就应该只能这样做了。。。
个人见解,不代表真实答案。毕竟,物理是很多年前喜欢的 科目了。还挺庆幸这么十多年还记得公式。
在南极科学考察中使用的海洋破冰船,其发动机额定功率为1.2×104kW,航行于海面上时,它的排水体积为1800
(1)∵P=Wt=Fst=Fv,v=36km/h=10m/s,P=1.2×104kW=1.2×107W,∴牵引力:F=Pv=1.2×107W10m/s=1.2×106N,∵船是匀速运动的,∴受到的阻力为f=F=1.2×106N,W=Fs=1.2×106N×18000m=2.16×1010J.(2)∵密封探测设备在水下20m深处,∴20m深处水产生的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2×105Pa;∵设备完全浸没,∴F浮=ρgV设备=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5m3=2.5×104N;由图可知n=4,箱子在水中被匀速提起时,滑轮组对物体的拉力:F′=G-F浮=mg-F浮=5000kg×10N/kg-2.5×104N=2.5×104N,∵η=W有用W总=F′hFs=F′hFnh=F′Fn,∴滑轮组的机械效率:η=F′Fn=2.5×104N10000N×4=62.5%.(3)船没有冲上冰面时受到的浮力:F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m3=1.8×107N,因为船漂浮在海面上,所以G=F浮=1.8×107N,当船冲上冰面后受到的浮力:F浮′=13×1.8×107N=0.6×107N,所以船对冰面的压力:F=G-F浮′=1.8×107N-0.6×107N=1.2×107N,则船对冰面的压强:p=FS=1.2×107N6m2=2×106Pa.答:(1)破冰船受到的阻力和破冰船所做的功各是1.2×106N、2.16×1010J.(2)向上提升前,设备表面受到水的压强为2×105Pa;设备出水前匀速上升时滑轮组的机械效率为62.5%.(3)此时破冰船对冰层的压强是2×106Pa.