2007年5月6日上午,全球瞩目的“南海1号”古沉船整体打捞行动正式启动.我国打捞工作者和相关领域的专家为了让这一艘沉没于南海25m深处近千年的古船重见天日,做了很多科技攻关,取得了重大的技术突破.
(1)自身质量为4250t的运输船,载着质量为1000t的钢制沉井(下端开口),驶向“南海1号”古沉船沉没海域.此时运输船排开海水的体积为多少?(ρ海水=1.05×103kg/m3)
(2)“华天龙”号起吊船紧跟而至,抵达打捞现场后,将质量为1000t的钢制沉井吊起,如图所示.已知此时滑轮组的机械效率为85%,钢缆拉力F为多大?(g取10N/kg,结果保留三位有效数字)
(3)对“南海1号”古沉船采取整体打捞方案,首先将钢制沉井下沉至海底罩住古沉船,然后封住钢制沉井的下端,最后连井带船一次打捞上岸.该整体打捞方案在世界考古界还是首创.北欧国家的考古打捞虽然发达,但是其采用的都是水下切割打捞方法,首先把古船内的货物全部运走,然后对船体进行切割,将切割之后的小块船体打捞上来进行复原拼装.我国对“南海1号”古沉船采取整体打捞,相比切割打捞而言,有何更积极的意义?(说出一点即可)
解:(1)∵运输船漂浮,
∴F浮=G=(4250×103kg+1000×103kg)×10N/kg=5.25×107N,
又∵F浮=ρ海水v排g,
∴排开海水的体积:
v排===5000m3;
(2)由图知,承担物重的绳子股数n=4,
设将沉井提升h,拉力移动的距离s=4h,
利用滑轮组提升沉井做的有用功:
W有用=Gh=mgh,
∵η=,
∴利用滑轮组提升沉井做的总功:
W总=,
∵W总=Fs,
∴拉力大小:
F=====≈2.94×106N;
(3)采用采取整体打捞,不用将古船分割,可以更好的保护文物.
答:(1)运输船排开海水的体积为5000m3;
(2)钢缆拉力F为2.94×106N;
(3)采用采取整体打捞,可以更好的保护文物.
(1)知道运输船和沉井的质量,利用重力公式求受到的总重,又知道运输船漂浮,据漂浮条件求受到海水的浮力,再根据阿基米德原理求排开海水的体积;
(2)从滑轮组的结构图上看出,直接从动滑轮上引出的绳子股数n=4,假设将沉井提升h,拉力移动的距离s=4h,求出有用功,又知道机械效率大小,求出总功,再根据W=Fs求拉力大小;
(3)采取整体打捞,可以更好的保护文物、保留文物信息,减小潜水员工作量.
点评:本题是一道力学综合题,考查了浮力的两种计算方法(阿基米德原理、漂浮条件)、有用功、总功、机械效率的计算,本题关键:一是用好“F浮?v排”(知道浮力求排开水的体积,知道排开水的体积求浮力),二是区分有用功和总功.