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潜水艇能潜入水中航行,进行侦查和袭击,如图是某型号的潜水艇的截面图:潜水艇的体积为V0m3;氺舱没有充海水时,总质量为m0kg,已知海水密度为ρ0kg/m3.请你计算:(1)潜水艇在水下
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潜水艇能潜入水中航行,进行侦查和袭击,如图是某型号的潜水艇的截面图:潜水艇的体积为V0m3;氺舱没有充海水时,总质量为m0kg,已知海水密度为ρ0kg/m3.请你计算:
(1)潜水艇在水下航行时,受到的浮力是多少牛?
(2)该潜艇载水舱的容积至少多大时,才能在舱中注满水后,使潜艇下潜?
(3)若该潜水艇载水舱中排水泵的排水功率为P0W,排水量为V1m3/min,为防止载水舱中的水排不出而不能恢复储备浮力.出现潜航事故,该潜艇最大潜水深度是多少米?(不考虑大气压作用)
(1)潜水艇在水下航行时,受到的浮力是多少牛?
(2)该潜艇载水舱的容积至少多大时,才能在舱中注满水后,使潜艇下潜?
(3)若该潜水艇载水舱中排水泵的排水功率为P0W,排水量为V1m3/min,为防止载水舱中的水排不出而不能恢复储备浮力.出现潜航事故,该潜艇最大潜水深度是多少米?(不考虑大气压作用)
▼优质解答
答案和解析
(1)∵潜水艇潜没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV艇=1.0×103kg/m3×gV0;
(2)潜水艇的重力为:G艇=m艇g=m0g,
下潜时,水下均衡设备必须往载水舱中注水,满足G舱水+G艇>F浮,便于潜艇下潜,当快到达预定航深时,水下均衡设备必须适时向外排水,使之至预定航深时刚好处于G舱水+G艇=F浮,使潜艇悬浮在预定的航深处;
∴载水舱中应注水的重为:
G水=F浮-G艇=1.0×103kg/m3×gV0-m0g;
应注水的质量为:
m水=
=
=1.0×103kg/m3×V0-m0,
应注水的体积为:
V水=
,
∴载水舱的体积应为:V舱>
;
(3)∵排水泵对载水舱内水的压强为:
p泵=
=
=
=
=
=
,
又根据流量的定义式Q=
可得:Q水=
∴排水泵的排水压强为:
p泵=
F浮=ρ水gV艇=1.0×103kg/m3×gV0;
(2)潜水艇的重力为:G艇=m艇g=m0g,
下潜时,水下均衡设备必须往载水舱中注水,满足G舱水+G艇>F浮,便于潜艇下潜,当快到达预定航深时,水下均衡设备必须适时向外排水,使之至预定航深时刚好处于G舱水+G艇=F浮,使潜艇悬浮在预定的航深处;
∴载水舱中应注水的重为:
G水=F浮-G艇=1.0×103kg/m3×gV0-m0g;
应注水的质量为:
m水=
G水 |
g |
1.0×103kg/m3×gV0−m0g |
g |
应注水的体积为:
V水=
1.0×103kg/m3×V0−m0 |
1.0×103kg/m3 |
∴载水舱的体积应为:V舱>
1.0×103kg/m3×V0−m0 |
1.0×103kg/m3 |
(3)∵排水泵对载水舱内水的压强为:
p泵=
F压 |
S |
F压 | ||
|
F压t |
V水 |
W泵 |
V水 |
P泵t |
V水 |
P0×60s |
V1 |
又根据流量的定义式Q=
V |
t |
V水 |
t |
∴排水泵的排水压强为:
p泵=
P泵 |
Q水<
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