Question

打撈沉船常用的方法之一是浮筒法。這種方法就是把幾個(gè)裝滿水的浮筒沉入水底，綁在沉船兩側(cè)，再用高壓氣體將浮筒中的水排出，在浮力作用下，沉船浮出水面。在某次海洋打撈中，打撈人員先用聲吶(一種發(fā)射聲波的儀器)探測(cè)沉船的深度，在沉船正上方的海面上向沉船發(fā)射聲波，測(cè)得聲波從發(fā)出到接受到反射波的時(shí)間是0.1s，海水中的聲速為1500m/s，海水的密度取1×10³kg/m³，g取10N/kg．請(qǐng)計(jì)算：

    （1）沉船在海水中的深度是多少。

    （2）假設(shè)不計(jì)海面大氣壓的的作用，高壓氣體的壓強(qiáng)至少為多少帕，才能將浮筒中的水排出。

    （3）若沉船的質(zhì)量約1.4×10⁷kg，打撈起這個(gè)沉船，用了體積為200m³浮筒60個(gè)，求沉船自身受到的浮力(若浮筒的重力和水的阻力忽略不計(jì))。

Answer 1

（1）沉船在水中的深度

h=×1500m/s×0.1s=75m．

（2）高壓氣體的壓強(qiáng)至少等于沉船處水的壓強(qiáng)，即：

P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N//kg×75m=7.5×10⁵Pa．

（3）每個(gè)浮筒受到的浮力：F=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N//kg×200m³=2×10⁶N．

沉船的重力：G=mg=1.4×10⁷kg×10N//kg =1.4×10⁸N

沉船自身受到的浮力：F_船=G―F_浮=1.4×10⁸N―1.2×10⁸N =2×10⁷N．