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

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===2×10⁶Pa