在南极考察中使用的海洋破冰船,针对不同的冰层有不同的破冰方法.其中一种破冰方法是:接触冰面前,船全速航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎. (1)当破冰船航行于海面

问题描述:

在南极考察中使用的海洋破冰船,针对不同的冰层有不同的破冰方法.其中一种破冰方法是:接触冰面前,船全速航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎.
(1)当破冰船航行于海面时,它的排水体积约为1500m3,求船自身的重力.
(2)在一次破冰行动中,当船冲到冰面上时,船的排水体积变为原来的三分之一,船与冰层接触面积为5m2,此时破冰船对冰层的压强是多少?(海水的密度取1.0×103kg/m3,g=10N/kg)

(1)F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m3=1.5×107N;
∵船漂浮,∴G=F=1.5×107N.
(2)当船的排水体积变为原来的三分之一时,
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m3×1/3=5×106N,
船对冰层的压力为:F=G-F=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)此时破冰船对冰层的压强是2×106Pa.