Question

據報道，2004年底，美國一核潛艇在關島觸礁，造成多名士兵受傷。假設當時潛艇的航速是30節，一節等于1.852公里/小時，發動機的功率為24000千瓦，潛艇質量5000噸．核潛艇觸礁后在2秒內停下，則一個70kg的士兵由于慣性和潛艇相撞的撞擊力大約為多大？假設當時下面聲納系統打開，駕駛員的反應時間為1秒，要避免觸礁至少在距離暗礁多遠處開始關閉發動機？（假設水的阻力恒定，除去水的阻力沒有其他阻力）

Answer 1

542.5N  ；403m    

解析:

（1）潛艇的航速為v=m/s=15.5 m/s  

由動量定理得F_人t=mv     

F_人=N=542.5N      

（2）潛艇勻速航行時，功率P=Fv知    

潛艇的阻力F_阻=F==N =1.56×10⁶N   

由牛頓第二定律知關閉發動機后F_阻=Ma

a==m/s²=0.31 m/s²     

由制動到停下用的時間為t==s=50s  

距離s=vt₁＋t=15.5×1＋=403m