Question

中華神州打撈公司用如圖所示的滑輪組，打撈沉在長江三峽江底一個方形物體．物體上表面距離水面50米，重力為2400N，體積為0.2m³．打撈時勻速提升該物體．（g=10N/kg　 ρ_水=1.0×10³kg/m³） 求：
①物體沉在江底時，上表面受到的水的壓強；
②物體在露出水面之前受到水的浮力；
③物體在露出水面之前，人的水平拉力F
【設物體在露出水面之前此裝置的機械效率為80%】

Answer 1

解：
（1）物體上表面受到的壓強為
P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×50m=5×10⁵Pa；
（2）物體露出水面前受到的浮力為
F_浮=ρ_液gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m³=2000N；
（3）物體出水前，滑輪組對物體的拉力為F′=G-F_浮=2400N-2000N=400N
作用在繩子末端的拉力為F===250N．
答：
（1）物體上表面受到的壓強為5×10⁵Pa；
（2）物體露出水面前受到的浮力為2000N；
（3）物體出水前，作用在繩子末端的拉力為250N．
分析：①已知物體上表面所在的深度，利用P=ρgh可以得到此處受到的壓強；
②已知物體露出水面之前排開水的體積，利用F_浮=ρ_液gV_排得到受到的浮力；
③已知物重和浮力，可以得到物體出水前滑輪組對物體的拉力F′；已知作用在動滑輪上的繩子有兩股和裝置的機械效率，利用公=的變形公式F=得到拉力．
點評：在此裝置中，物體出水前后的機械效率是不同的：出水前較小，出水后較大，出水過程中不斷增大．