2000年8月12日,质量为1.4×107kg的俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难,引起国际社会的普遍关注.对考虑以下的几个问题,请你计算解答.(取ρ海水-1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)探测专家用超声波探测潜艇的确切位置,超声波在海水中的波速为1500m/s,在潜艇正上方海面向下发出超声波,从超声波发出直至接收到潜艇的回波经历时间为0.14s,则潜艇沉没的实际深度为多少?
(2)经研究,“库尔斯克”号的打捞方案之一,是在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋,若每个浮力袋充气后的体积为10m3,则至少需用这种浮力袋多少个?(不计浮力袋和绳的重力、潜艇的体积及浮力袋和潜艇所受水的阻力)
(3)按海难救援国际惯例,8月19号晚,挪威潜水员曾抵达“库尔斯克”号打开紧急逃生舱盖,若舱盖面积为0.6m2,则海水对舱盖的压力多大?
(1)超声波从海面到潜艇用的时间:
t=
×0.14s=0.07s,1 2
∵v=S t
∴潜艇所在的深度:
h=S=vt=1500m/s×0.07s=105m;
(2)核潜艇受到的重力为G=mg=1.4×107kg×10N/kg=1.4×108N
所以受到的浮力不小于F浮=G=1.4×108N
一个浮力袋受到的浮力为F0=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=105N
需要浮力袋的数量为n=
=F浮 F0
=1400;1.4×108N 105N
(3)核潜艇受到海水的压强:
P=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×105m=1.05×106Pa.
∵P=F S
∴舱盖受到海水的压力为F=PS=1.05×106Pa×0.6m2=6.3×105N.
答:
(1)潜艇所在的深度是105m;
(2)至少需要1400个浮力袋;
(3)舱盖受到海水的压力为6.3×105N.