潜艇水上排水量16600顿，水下排水量18700顿，艇长170.7m，艇宽12.8m，下潜深度可达300m．（1）水下航行时受到浮力是多少？（2）水面航行时露出水面体积多少？（3）艇下潜到最大深度时，一

Question

潜艇水上排水量16600顿，水下排水量18700顿，艇长170.7m，艇宽12.8m，下潜深度可达300m．

（1）水下航行时受到浮力是多少？
（2）水面航行时露出水面体积多少？
（3）艇下潜到最大深度时，一面积为50cm²观察窗，受到海水压力多大？（ρ_水=1.0×10³Kg/m³，g=10N/Kg）

Answer 1

（1）由阿基米德原理可知，潜艇在水下航行时受到的浮力：
F_浮1=G_排1=m_排1g=1.87×10⁷kg×10N/kg=1.87×10⁸N．
（2）潜艇在水面上时，浮力等于重力：F_浮2=G_排2，
又因为阿基米德原理F_浮=ρ_水gV_排，重力公式G=mg，
所以ρ_水gV_排=m_排g，
V_排2=(m排2)/(ρ水)=(1.66×107kg)/(1.0×103kg/m3)=1.66×10⁴m³；
同理，核潜艇的总体积：V_排1=(m排1)/(ρ水)=(1.87×107kg)/(1.0×103kg/m3)=1.87×10⁴m³；
所以露出的体积为：V_露=V_排1-V_排2=1.87×10⁴m³-1.66×10⁴m³=2.1×10³m³；
（3）艇下潜到最大深度时，一面积为50cm²观察窗，受到海水压力：
由p=(F)/(S)，p=ρgh得，
F=pS=ρ_水ghS=1.0×10³kg/m³×10N/kg×300m×50×10^-4m²=1.5×10⁴N．
答：（1）它在水下航行时所受浮力是1.87×10⁸N．
（2）它在水面航行时露出水面的体积是2.1×10³m³．
（3）受到海水压力是1.5×10⁴N．