Question

打捞沉船时，常先将金属浮箱注满水，沉入水底，再用钢绳将其固定在沉船上，然后向浮箱中压入气体，排出浮箱内的水，这样浮箱就可上浮把沉船拉起．某次打捞作业中，所用的浮箱边长为2m的正方体，自重2000N，浮箱下表面在距水面20m处．求（g=10N/kg）：
（1）浮箱受到水的浮力；
（2）当把浮箱内水全部排出，浮箱与沉船一起匀速上浮时，浮箱对沉船的拉力；
（3）当浮箱上表面浮到与水面相平时，此过程中浮力对浮箱做的功．

Answer

（1）知道浮箱边长，计算浮箱的体积（排开水的体积），利用阿基米德原理计算浮箱受到的浮力；
（2）知道浮箱与沉船一起匀速上浮，浮箱受到的浮力等于浮箱受到的重力加上沉船对浮箱的拉力，根据力的作用是相互的求出浮箱对沉船的拉力；
（3）知道浮箱边长和浮箱下表面的深度，可求上表面的深度（上升的高度），而箱子受到的浮力与浸没深度无关，利用功的公式求浮力对箱子做的功．
【解析】

（1）由题知，v排=v箱=（2m）3=8m3，
浮箱受到水的浮力：
F浮=ρ水gv排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N；
（2）∵浮箱与沉船一起匀速上浮，
∴浮箱受到的浮力等于浮箱受到的重力加上沉船对浮箱的拉力，
即：F浮=G+F，
∴F=F浮-G=8×104N-2000N=7.8×104N；
∴浮箱对沉船的拉力：
F′=F=7.8×104N．
（3）上表面的深度：
h上=h下-2m=20m-2m=18m，
浮力做功：
W=F浮h上=8×104N×18m=1.44×106J．
答：（1）浮箱受到水的浮力为8×104N；
（2）浮箱对沉船的拉力为7.8×104N；
（3）此过程中浮力对浮箱做的功为1.44×106J．