Question

【題目】某工程隊(duì)在一次施工作業(yè)中，以恒定速度沿豎直方向?qū)�圓柱形工件從深水中吊起至距水面某一高度，工件從剛接觸水面到完全脫離水面用時(shí)5s，繩子作用在工件上端的拉力F隨工件上升高度h變化的圖象如圖所示，不計(jì)水的阻力（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg），求：

（1）如圖所示，剛開始拉動(dòng)時(shí)，工件上表面所受到水的壓強(qiáng)大小？

（2）工件完全浸入在水中時(shí)所受浮力大小？

（3）工件完全浸入在水中時(shí)，拉力做功的功率是多少？

（4）工件的橫截面積S是多大？

Answer 1

【答案】（1）1×105Pa；（2）1×104N；（3）1.6×104W（4）見解析

【解析】

（1）由圖1知道，剛開始拉動(dòng)時(shí)工件上表面距水面的高度是：h=10m，

上表面受到的壓強(qiáng)是：p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×10m=1×105 Pa；

（2）由圖1知道，當(dāng)工件完全浸沒在水中時(shí)，工件上端的拉力是：F拉 =4×104 N；

當(dāng)工件完成離開水面時(shí)所受的拉力是： F拉'= G =5×104 N

所以，工件完全浸沒在水中時(shí)所受的浮力是：F浮 =G-F拉=5×104 N-4×104N=1×104 N；

（3）根據(jù)題意知道，工件的恒定速度是：v=s/t=12m10m/5s=0.4m/s；

完全浸沒在水中時(shí)工件上端的拉力是：F拉=4×104 N；

所以拉力的功率是：P=F拉v=4×104 N×0.4m/s=1.6×104 W。

（4）當(dāng)工件完全浸沒時(shí)，V物=V排=F浮/ρ水g=1×104N/1.0×103kg/m3×10N/kg=1m3

由圖知道，工件的高度是：h物=12m-10m=2m，所以，工件的橫截面積是：S物=V物/h物 =1m3/2m=0.5m2。