Question

2011年7月28日上午12点15分，“蛟龙号”载人潜水器在东太平洋完成第三次下潜科学考察与试验任务，最大下潜深度达到5 188m，载人潜水器在水下多次进行坐底，并且开展了海底地形地貌测量和取样作业，获得了近底精细地形资料．“蛟龙号”载人潜水器实现5000m级水深的突破，表明了中国有能力到达占全球面积70%的海洋深处进行探索．如图所示，它的长、宽、高分别是8.2m、3.0m与3.4m 空重不超过22t，最大荷载是240kg．（g取10N/kg）求：
（1）“蛟龙号”载人潜水器最大下潜深度达到5188m时受到的海水对它的压强是多少？（ρ_海水=1.03×10³kg/m³）
（2）“蛟龙号”载人潜水器完全潜入水下时受到的浮力是多少？
（3）“蛟龙号”载人潜水器是怎样实现下潜和上浮的？

Answer

（1）已知海水的密度和潜水器下潜到的深度，利用P=ρgh计算受到的压强；
（2）已知潜水器的长、宽、高，可以得到其体积，也就是排开海水的体积，利用F浮=ρ液gV排就能得到浮力；
（3）物体在液体中的浮沉，决定于物重和浮力的大小关系：物重大于浮力，下沉；物重等于浮力，悬浮；物重小于浮力，上浮．
【解析】

（1）潜水器受到海水的压强为
P=ρ海水gh=1.03×103 kg/m3×10N/kg×5188m=5.34×107 Pa
（2）潜水器下潜时受到海水的浮力为
F浮=ρ海水gV排=1.03×103 kg/m3×10N/kg×8.2×3.0×3.4 m3=8.61×105N
（3）潜水器浸没在水中时，排开水的体积一定，也就是所受浮力一定，要上浮或下潜，只能改变重力．所以，在潜水器内部有一个水舱，通过对它的水舱进行吸、排水来改变自身重，从而实现下潜、上浮和悬停．
答：
（1）潜水器受到的压强为5.34×107Pa；
（2）潜水器受到的浮力为8.61×105N；
（3）“蛟龙号”通过对它的水舱进行吸、排水来改变自身重量，从而实现下潜、上浮和悬停．