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如图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图.某次打捞作业中,该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,质量是200t.(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮
题目详情
如图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图.某次打捞作业中,该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,质量是200t.
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此时钢缆拉力F为1×106N,则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的,请分析在此过程中,货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑风浪、水流等的影响.)
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此时钢缆拉力F为1×106N,则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的,请分析在此过程中,货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑风浪、水流等的影响.)
▼优质解答
答案和解析
(1)F浮=ρgV=103kg/m3×10N/kg×50m3=5×105N.
答:完全浸没时受到的浮力为5×105N.
(2)由图可知,拉力的距离S是货物高度的4倍,S=4h=4m,
故拉力做的功:W总=FS=1×106N×4m=4×106J.
有用功:W有用=Gh=mgh=2×105Kg×10N/Kg×1m=2×106J,
机械效率:η=
=
=50%.
答:拉力做的功为=4×106J,机械效率为50%.
(3)货物从刚露出水到完全出水的过程中,排开水的体积逐渐减小,
由公式F浮=ρ水gV可知,所受的浮力变逐渐变小;
在此过程中,滑轮组对货物的拉力变大,有用功在变大,额外功不变,根据η=
=
=
可知机械效率变大.
答:完全浸没时受到的浮力为5×105N.
(2)由图可知,拉力的距离S是货物高度的4倍,S=4h=4m,
故拉力做的功:W总=FS=1×106N×4m=4×106J.
有用功:W有用=Gh=mgh=2×105Kg×10N/Kg×1m=2×106J,
机械效率:η=
W有用 |
W总 |
2×106J |
4×106J |
答:拉力做的功为=4×106J,机械效率为50%.
(3)货物从刚露出水到完全出水的过程中,排开水的体积逐渐减小,
由公式F浮=ρ水gV可知,所受的浮力变逐渐变小;
在此过程中,滑轮组对货物的拉力变大,有用功在变大,额外功不变,根据η=
W有用 |
W总 |
W有用 |
W有用+W额外 |
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