水陆两用坦克的车体呈船形,比普通坦克要大,既可在陆地上行驶,又可在水面上航行.现有一辆水陆两用坦克质量为 4.0×104kg,配备发动机额定功率为420kW,履带着地的总面积为4m2,水上最大行驶速度为14km/h,陆地最大行驶速度为54km/h(取g=10N/kg).求:
(1)坦克在水平地面上行驶时,它对地面压强的大小;(2)坦克在水面上航行时,它受到浮力的大小;(3)若该水陆两用坦克在水面上以最大速度匀速行驶28km(发动机正常工作),牵引力做了多少功?(4)当该坦克从长江开到大海里,吃水深度(指水面到坦克底部的深度)是变大还是变小?请说明理由. 物理
网友回答
【答案】 (1)坦克的重力:G=mg=4.0×104kg×10N/kg=4×105N,坦克对水平地面的压力:F=G=4×105N,坦克对地面压强:p=FS=4×105N4m2=1×105Pa;(2)由于该坦克在水面上航行时浮在水面上,受到的浮力和自身重力是一对平衡力,所以,坦克所受浮力:F浮=G=4×105N;(3)由题可知,坦克在水上最大行驶速度v=14km/h,通过的路程s=28km,由v=st得,坦克行驶的时间:t=sv=28km14km/h=2h=7200s;由于发动机正常工作,则发动机的功率:P=P额=420kW=4.2×105W,根据P=Wt可得,牵引力做的功:W=Pt=4.2×105W×7200s=3.024×109J;(4)因该坦克从长江开到大海里,始终处于漂浮状态,重力不变,受到的浮力不变,而海水的密度大于江水的密度,由F浮=ρ液gV排可知,坦克排开水的体积变小,所以吃水深度变小.答:(1)坦克在水平地面上行驶时,它对地面压强的大小为1×105Pa;(2)坦克在水面上航行时,它受到浮力的大小为4×105N;(3)若该水陆两用坦克在水面上以最大速度匀速行驶28km,牵引力做了3.024×109J的功;(4)当该坦克从长江开到大海里,吃水深度变小;理由:因该坦克从长江开到大海里,始终处于漂浮状态,重力不变,受到的浮力不变,而海水的密度大于江水的密度,由F浮=ρ液gV排可知,坦克排开水的体积变小,所以吃水深度变小.