Question

如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置。己知货箱重6500N，动滑轮总重500N，声音在海水中的传描速度是1500m/s。在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.04s后收到回波（不计绳重和摩擦 g取10N/kg ρ_海水=1.0×10³kg/m³)求：

（1）沉船在水下的深度是多少？（2）海水对沉船产生的压强是多少？（不计沉船的高度)（3）货箱离开水面匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率是多少？（4）当货箱在水面下匀速上升时，如果绳子自由端的拉力为1000N，那么货箱的体积是多少？（不计动滑轮体积）

Answer 1

（1）沉船在水下的深度h=vt=1500m/s×0.04s×=30m

（2）海水对沉船的压强p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×30m=3×10⁵Pa

（3）若货箱离开水面后匀速上升h

解（1）W_有=G_货h=6500h

此时拉力F₁=（G_货+G_动）=（6500N+500N）=1400N

绳子自由端移动的距离S=5h

W_总=F₁S=1400N×5h=7000h

η===92.9%

（4）货物在水中匀速上升时，受到竖直向上的拉力、浮力和竖直向下的重力作用处于平衡状态，得G_总=F_拉+F_浮

而F_拉=5F-G_动=5×1000N-500N=4500N

所以F_浮=G_总-F_拉=6500N-4500N=2000N

V===0.2m³