我国的潜艇部队已经成为维护海权的重要武装力量.现代潜艇主要分为核动力潜艇和常规动力潜艇两类.某海军常规潜艇在水面下匀速下潜时,潜艇质量和水舱中海水质量之和为2.06×10
6kg.当其下潜到300米深度时,海军战士用压缩空气将部分海水压出水舱.当6×10
4kg的海水被压出水舱后,潜艇漂浮在海面.
(海水的密度为1.03×10
3kg/m
3)
(1)在海面下300m处海水对潜艇的压强是多少?
(2)当潜水艇漂浮在水面时它排开海水的重量是多少?
(3)潜水艇浸没在海水中时受到的浮力是多少?排开水的体积是多少?
答案:
分析:(1)知道水深和海水的密度,利用液体压强公式求海水对潜艇的压强;
(2)根据漂浮条件知道F浮=G,根据阿基米德原理知道G排=F浮,求潜水艇漂浮在水面时它排开海水的重量;
(3)知道潜艇在水面下匀速下潜时总的质量,利用F′浮=G=mg求潜水艇受浮力,再利用阿基米德原理的推导公式求排开水的体积.
解答:解:(1)海水对潜艇的压强:
p=ρgh
=1.03×103kg/m3×10N/kg×300m
=3.09×106Pa;
(2)当潜水艇漂浮在水面时它排开海水的重量:
G排=F浮=G=(G1-G2)=(m1-m2)g
=(2.06×106kg-6×104kg)×10N/kg
=2×107N;
(3)潜水艇在水面下匀速下潜时,
F′浮=G1=m1g
=2.06×106kg×10N/kg
=2.06×107N;
排开水的体积:
.
答:(1)在海面下300m处海水对潜艇的压强是3.09×106Pa;
(2)当潜水艇漂浮在水面时它排开海水的重量是2×107N;
(3)潜水艇浸没在海水中时受到的浮力是2.06×107N;
排开水的体积是2×103m3.