Question

土培塘橋建于1985年，橋長(zhǎng)55米，寬5米，位于杭州嚴(yán)家弄路和京杭大運(yùn)河的交叉處，被認(rèn)定為危橋予以拆除（見左圖），傳統(tǒng)的拆除方法，既要安排爆破，又要搭建鋼架，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又會(huì)使殘留物淤積河道，影響航運(yùn)，現(xiàn)使用了一種新的拆除方法，只需要兩到三天就可完成拆遷．拆橋的步驟是：把兩艘載重500噸的船開到橋下，排去船上的水，使船體上升，托起重280噸的橋身，離開橋墩60厘米，然后使用牽引設(shè)備，橫向拖拽橋身到岸上，在陸地上拆卸橋梁．假設(shè)橋的質(zhì)量分布均勻，兩船作用于橋身的位置各離橋兩端15米處，右圖是拆橋的示意圖．問：
（1）若要使橋同時(shí)脫離橋墩兩船應(yīng)怎樣排水？每只船應(yīng)排出多少噸水？
（2）若僅用左船排水，則橋面先脫離______橋墩（填“左”或“右”），此時(shí)左船至少排水多少噸？
（3）若整橋水平上升60cm，問兩船克服重力做的功為多少？

Answer 1

（1）兩船同時(shí)等速排水，因橋的重力由兩只船承擔(dān)，而兩船所處的位置是對(duì)稱的，故兩船對(duì)橋的作用力相同，所以每只船應(yīng)排出140噸水．
答：兩船同時(shí)等速排水，每只船應(yīng)排出140噸水．
（2）左邊受到向上的力橋面先脫離；以B點(diǎn)為支點(diǎn)，設(shè)左船對(duì)橋的支持力為F，根據(jù)杠桿的平衡條件F×CB=G×

AB

2

，
可得：F=

G?AB

2BC

=

280×103kg×9.8N/kg×55m

2×40m

=1886500N，
m=

F

g

=

1886500N

9.8N/kg

=192500kg=192.5t．
答：左船至少排水192.5噸．
（3）W=Gh=280×10³kg×9.8N/kg×0.6m=1.6464×10⁶J，
答：兩船克服橋重力做功1.6464×10⁶焦耳．