Question

在南極考察中使用的海洋破冰船，針對(duì)不同的冰層有不同的破冰方法．其中一種破冰方法是：接觸冰面前，船全速航行，船體大部分沖上冰面，就可以把冰壓碎．
（1）當(dāng)破冰船航行于海面時(shí)，它的排水體積約為1500m³，求船自身的重力．
（2）在一次破冰行動(dòng)中，當(dāng)船沖到冰面上時(shí)，船的排水體積變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一，船與冰層接觸面積為5m²，此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是多少？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)物體浮沉條件，因?yàn)榇�浮在海面上，所以自身重力等于浮力，�?dāng)船沖到冰面上，浮力變小，它對(duì)冰的壓力應(yīng)是船的自身重力減去浮力．
解答：解：（1）F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³=1.5×10⁷N；
∵船漂浮，∴G=F_浮=1.5×10⁷N．
（2）當(dāng)船的排水體積變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一時(shí)，
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³×1/3=5×10⁶N，
船對(duì)冰層的壓力為：F=G-F_浮=1.5×10⁷N-5×10⁶N=1×10⁷N，
∴P===2×10⁶Pa．
答：（1）船自身的重力是1.5×10⁷N．
（2）此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是2×10⁶Pa．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了浮力、壓強(qiáng)以及物體受力分析的知識(shí)，難度大．做題時(shí)注意．