Question

在南極考察中使用的海洋破冰船，針對不同的冰層有不同的破冰方法．其中一種破冰方法是：接觸冰面前，船全速航行，船體大部分沖上冰面，就可以把冰壓碎．
（1）當破冰船航行于海面時，它的排水體積約為1500m³，求船自身的重力．
（2）在一次破冰行動中，當船沖到冰面上時，船的排水體積變為原來的三分之一，船與冰層接觸面積為5m²，此時破冰船對冰層的壓強是多少？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

Answer 1

分析：根據物體浮沉條件，因為船浮在海面上，所以自身重力等于浮力，當船沖到冰面上，浮力變小，它對冰的壓力應是船的自身重力減去浮力．

解答：解：（1）F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³=1.5×10⁷N；
∵船漂浮，∴G=F_浮=1.5×10⁷N．
（2）當船的排水體積變為原來的三分之一時，
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³×1/3=5×10⁶N，
船對冰層的壓力為：F=G-F_浮=1.5×10⁷N-5×10⁶N=1×10⁷N，
∴P=

F

S

=

1×107N

5m2

=2×10⁶Pa．
答：（1）船自身的重力是1.5×10⁷N．
（2）此時破冰船對冰層的壓強是2×10⁶Pa．

點評：本題考查了浮力、壓強以及物體受力分析的知識，難度大．做題時注意．