Question

【題目】三亞南海附近海底有一艘因臺風失事的漁船。打撈人員在沉船正上方先用聲吶探測沉船，測得聲波從發(fā)出至接收到反射波的時間是0.2s，從而測定沉船位置。在海洋打撈技術中人們常用浮筒打撈沉船（如甲圖所示）。將灌滿水的浮筒沉到水底并拴在沉船兩旁，把空氣壓進浮筒將浮筒里的水排出，沉船隨著浮筒一起浮起。在本次打撈中使用的浮筒是質量為4.5×103kg、體積約為30m3的鋼制空心圓柱體（如乙圖所示）。已知海水的密度約為ρ=1.0×103kg/m3，海水中的聲速為1500m/s，g取10N/kg。求：

（1）沉船位于海底多少米處?

（2）沉船在海底受到海水的壓強是多大?

（3）技術人員經過測算，打撈起該漁船大約需2×106N的力，若用該規(guī)格浮筒進行打撈，至少需要幾個浮筒?

（4）浮筒打撈沉船技術利用到了什么物理原理或知識?

Answer 1

【答案】(1)150m；(2)1.5×106Pa；(3)8；(4)潛水艇原理或減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮

【解析】

(1) 聲波從發(fā)出至接收到反射波的時間是0.2s，則沉船所處的深度

h=vt=1500m/s××0.2s=150m

沉船位于海底150米處。

(2) 沉船在海底受到海水的壓強

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa

沉船在海底受到海水的壓強是1.5×106Pa。

(3)一個浮筒所受的重力

G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N

一個浮筒所受的浮力

F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N

浮筒受到向上的壓力差

3×105N－4.5×104N=25.5×104N

浮筒的個數

n= ≈7.8

浮筒的個數至少為8個。

(4)由題知，將灌滿水的浮筒沉到水底并拴在沉船兩旁，把空氣壓進浮筒將浮筒里的水排出，沉船隨著浮筒一起浮起， 故浮筒打撈沉船技術利用了潛水艇原理或利用減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮。

答：(1)沉船位于海底150米處；

(2)沉船在海底受到海水的壓強是1.5×106Pa；

(3)技術人員經過測算，打撈起該漁船大約需2×106N的力，若用該規(guī)格浮筒進行打撈，至少需要8個浮筒；

(4)浮筒打撈沉船技術利用到了潛水艇原理或利用減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮。