如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置.己知货箱重6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传描速度是1500m/s.在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到回波(不计绳重和摩擦??g取10N/kg??ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)沉船在水下的深度是多少?
(2)海水对沉船产生的压强是多少?(不计沉船的高度)
(3)货箱离开水面匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率是多少?
(4)当货箱在水面下匀速上升时,如果绳子自由端的拉力为1000N,那么货箱的体积是多少?(不计动滑轮体积)
网友回答
解:(1)∵v=
∴沉船所在的深度为S=v××t=1500m/s××0.04s=30m;
(2)海水受到的压强为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa;
(3)货箱出水后滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%≈92.9%;
(4)滑轮组对水下货箱的拉力为F拉=5F-G0=5×1000N-500N=4500N,
货箱在水下受到的浮力为F浮=G-F拉=6500N-4500N=2000N,
货箱的体积为V=V排===0.2m3.
答:(1)沉船所在的深度为30m;
(2)海水受到的压强为3×105Pa;
(3)货箱出水后滑轮组的机械效率约为92.9%;
(4)货箱的体积为0.2m3.
解析分析:(1)已知超声波在海水中传播的速度以及传播的时间,利用S=vt可以得到沉船所在的深度;
(2)已知海水的密度和沉船所在的深度,利用P=ρgh计算受到的压强;
(3)货箱出水后,克服重力做的功是有用功,克服动滑轮重是额外功,已知货箱和动滑轮重,利用η以得到滑轮组的机械效率;
(4)已知作用在动滑轮上的绳子股数和自由端的拉力以及动滑轮的重力,可以得到滑轮组对水下货箱的拉力;已知货箱重力和滑轮组对它的拉力,可以得到货箱受到的浮力;已知浮力和海水的密度,利用公式V=V排=得到货箱的体积.
点评:利用机械打捞或从水中提升重物时应该清楚,机械的效率是变化的:出水前较低,出水过程中逐渐增大,出水后最大.