2007年5月6日上午,全球矚目的“南海1號”古沉船整體打撈行動正式啟動.我國打撈工作者和相關領域的專家為了讓這一艘沉沒于南海25m深處近千年的古船重見天日,做了很多科技攻關,取得了重大的技術突破.
(1)自身質量為4250t的運輸船,載著質量為1000t的鋼制沉井(下端開口),駛向“南海1號”古沉船沉沒海域.此時運輸船排開海水的體積為多少?(ρ海水=1.05×103kg/m3)
(2)“華天龍”號起吊船緊跟而至,抵達打撈現場后,將質量為1000t的鋼制沉井吊起,如圖所示.已知此時滑輪組的機械效率為85%,鋼纜拉力F為多大?(g取10N/kg,結果保留三位有效數字)
(3)對“南海1號”古沉船采取整體打撈方案,首先將鋼制沉井下沉至海底罩住古沉船,然后封住鋼制沉井的下端,最后連井帶船一次打撈上岸.該整體打撈方案在世界考古界還是首創.北歐國家的考古打撈雖然發達,但是其采用的都是水下切割打撈方法,首先把古船內的貨物全部運走,然后對船體進行切割,將切割之后的小塊船體打撈上來進行復原拼裝.我國對“南海1號”古沉船采取整體打撈,相比切割打撈而言,有何更積極的意義?(說出一點即可)
解:(1)∵運輸船漂浮,
∴F浮=G=(4250×103kg+1000×103kg)×10N/kg=5.25×107N,
又∵F浮=ρ海水v排g,
∴排開海水的體積:
v排===5000m3;
(2)由圖知,承擔物重的繩子股數n=4,
設將沉井提升h,拉力移動的距離s=4h,
利用滑輪組提升沉井做的有用功:
W有用=Gh=mgh,
∵η=,
∴利用滑輪組提升沉井做的總功:
W總=,
∵W總=Fs,
∴拉力大小:
F=====≈2.94×106N;
(3)采用采取整體打撈,不用將古船分割,可以更好的保護文物.
答:(1)運輸船排開海水的體積為5000m3;
(2)鋼纜拉力F為2.94×106N;
(3)采用采取整體打撈,可以更好的保護文物.
(1)知道運輸船和沉井的質量,利用重力公式求受到的總重,又知道運輸船漂浮,據漂浮條件求受到海水的浮力,再根據阿基米德原理求排開海水的體積;
(2)從滑輪組的結構圖上看出,直接從動滑輪上引出的繩子股數n=4,假設將沉井提升h,拉力移動的距離s=4h,求出有用功,又知道機械效率大小,求出總功,再根據W=Fs求拉力大小;
(3)采取整體打撈,可以更好的保護文物、保留文物信息,減小潛水員工作量.
點評:本題是一道力學綜合題,考查了浮力的兩種計算方法(阿基米德原理、漂浮條件)、有用功、總功、機械效率的計算,本題關鍵:一是用好“F浮?v排”(知道浮力求排開水的體積,知道排開水的體積求浮力),二是區分有用功和總功.