航天员进行失重或微重力训练时,用到的方法是在地面用浮力水槽让宇航员产生漂然感觉.浮力水槽模拟失重的原理是,通过增减配重和漂浮器,使宇航员悬浮在水中,获得模拟失重的感觉

发布时间:2020-08-09 22:08:13

航天员进行失重或微重力训练时,用到的方法是在地面用浮力水槽让宇航员产生漂然感觉.浮力水槽模拟失重的原理是,通过增减配重和漂浮器,使宇航员悬浮在水中,获得模拟失重的感觉和效应.如图所示.质量为75kg的宇航员,若所带配重及所着模拟宇航服质量为25kg,人自身的密度设为1.05×103kg/m3.
求:
(1)宇航员在浮力水槽中训练时所受的浮力;
(2)宇航员在水面以下2m深时受到水的压强;
(3)宇航员每只脚着地的面积为200cm2,解除配重并脱下模拟宇航服直接站在蓄有4m深水的池底,对池底的压强多大?

网友回答

解:(1)∵人悬浮,
∴F浮=G总=m人g+m物g=(75kg+25kg)×10N/kg=1000N,
(2)p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa,
(3)脱去宇航服解除配重后,人的体积:
V人===7.14×10-2m3,
此时人所受浮力:
F'浮=ρ水V人g=1×103kg/m3×10N/kg×7.14×10-2m3=714N,
人站在池底,对池底的压力:
F=G人-F浮=750N-714N=36N,
人双脚站在池底,对池底的压强:
p===900Pa.
答:(1)宇航员在浮力水槽中训练时所受的浮力为1000N;
(2)宇航员在水面以下2m深时受到水的压强为2×104Pa;
(3)宇航员对池底的压强为900Pa.
解析分析:(1)知道人和配重的质量,利用重力公式求总重,因为宇航员悬浮,利用物体的悬浮条件求宇航员受到的浮力;
(2)知道宇航员所处的深度,利用液体压强公式求宇航员受到水的压强;
(3)利用密度公式求人体的体积(浸没水中排开水的体积),利用阿基米德原理求宇航员受到水的浮力,从而求出宇航员对池底的压力,再根据液体压强公式求宇航员对池底的压强.

点评:本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,计算时要求灵活运用公式,并注意单位统一.
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